VHDL-Synthese: Entwurf digitaler Schaltungen und Systeme
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München
Oldenbourg
2009
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INHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG UND UEBERSICHT * 1 1.1 MOTIVATION 1 1.2
ZIELE UND ORGANISATION DIESES BUCHES 2 1.3 SYNTAXNOTATION 5 2 SYNTHESE
EINFACHER SCHALTNETZE 7 2. 1 ENTITY, ARCHITEKTUR UND SIGNALE 7 2.1.1
DEKLARATION UND VERWENDUNG LOKALER SIGNALE 10 2.1.2 RICHTUNGSMODI VON
SIGNALSCHNITTSTELLEN 11 2.1.3 DEKLARATION VON BUSSIGNALEN 13 2.2
SIMULATION VON VHDL-ENTWUERFEN 13 2.3 SCHALTNETZE MIT BOOLESCHEN
GLEICHUNGEN 16 2.4 SYNTHESE SELEKTIVER UND BEDINGTER SIGNALZUVVEISUNGEN
19 2.5 UEBUNGSAUFGABEN 24 3 ENTWURF DIGITALER FUNKTIONSELCMCNTE MIT
PROZESSEN 27 3.1 PROZESSE 27 3.1.1 DEKLARATION UND AUSFUEHRUNG VON
PROZESSEN 28 3.2 SCHALTNETZE MIT SEQUENTIELLEN ANWEISUNGEN 31 3.2.1 DIE
CASE-ANWEISUNG 32 3.2.2 DIE IF-ANWEISUNG 36 3.2.3 SCHLEIFENKONSTRUKTE 39
3.2.3.1 FOR LOOP 40 3.2.3.2 WHILE LOOP 41 3.2.4 SIMULATIONSSPEZIFISCHE
PROZESSE FUER TESTUMGEBUNGEN 43 BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN
HTTP://D-NB.INFO/995367205 DIGITALISIERT DURCH X INHALTSVERZEICHNIS 3.3
EINFACHE SCHALTWERKE 45 3.3.1 D-FHPFLOPS UND REGISTER 45 3.3.1.1
VHDL-BESCHREIBUNG MIT SIGNALEN 45 3.3.1.2 TESTBENCH ZUM D-FIIPFLOP 48
3.3.1.3 ENTWURF VON REGISTERN 49 3.3.1.4 VERWENDUNG VON VARIABLEN IN
TAKTSYNCHRONEN PROZESSEN 50 3.3.2 JOHNSON-ZAEHLER MIT TAKTTEILER 52 3.3.3
PARAMETRISIERTES SCHIEBEREGISTER 54 3.4 ERZEUGUNG VON LATCHES 57 3.5
VERMEIDBARE SYNTHESEFEHLER 59 3.5.1 KOMBINATORISCHE SCHLEIFEN 59 3.5.2
FEHLVERHALTEN DURCH UNVOLLSTAENDIGE EMPFINDLICHKEITSLISTEN 61 3.6
RTL-SYNTHESERICHTLINIEN 62 3.6.1 D-FLIPFLOPS UND REGISTER IN GETAKTETEN
PROZESSEN 64 3.6.2 D-LATCHES UND KOMBINATORISCHE LOGIK 64 3.7
UEBUNGSAUFGABEN 65 4 TRI-STATE- UND DON'T-CARE-MODELLIERUNG 71 4.1 DIE
DATENTYPEN STDULOGIC UND STDLOGIC 71 4.2 REALISIERUNG VON
TRI-STATE-AUSGANGSSTUFEN 74 4.3 DON'T-CARE-WERTE ALS AUSGANGSSIGNAL 79
4.4 DON'T-CARE-WERTE ALS EINGANGSSIGNAL 81 4.5 KONVERSION DER DATENTYPEN
BIT UND BIT_VECTOR 84 4.6 UEBUNGSAUFGABEN 86 5 ARITHMETIK UND
SYNCHRONZAEHLER 89 5.1 ARITHMETIK-OPERATOREN UND ZUGEHOERIGE DATENTYPEN 89
5.2 KOMPARATOR SN74XX85 91 5.3 ENTWURF VON SYNCHRONZAEHLERN 94 5.4
ARITHMETIK MIT DEN DATENTYPEN SIGNED UND UNSIGNED 98 5.4.1 ENTWURF EINES
KOMBINIERTEN ADDIERERS / SUBTRAHIERES 100 INHALTSVERZEICHNIS XI 5.5
INTEGER-ARITHMETIK 103 5.5.1 KONVERSIONSFUNKTIONEN ZWISCHEN
ARITHMETISCHEN DATENTYPEN 106 5.5.1.1 KONVERSIONSFUNKTIONEN DES IEEE
1076.3 NUMERIC_STD 107 5.5.1.2 SYNOPSYS-SPEZIFISCHE KONVERSIONEN 107 5.6
HINWEISE ZUR VERWENDUNG DER DATENTYPEN 110 5.7 UEBUNGSAUFGABEN 112 6
ENTWURF VON ZUSTANDSAUTOMATEN 117 6.1 AUTOMATENVARIANTEN 117 6.2
MOORE-AUTOMAT FUER EINE IMPULSFOLGENERKENNUNG 120 6.3 ENTWURFSBEISPIEL
FUER EINEN MEALY-AUTOMATEN 124 6.4 VHDL-SYNTAXVARIANTEN 130 6.4.1 DIE
ZWEI-PROZESS-DARSTELLUNG 131 6.4.2 DIE MEHR-PROZESS-DARSTELLUNG 133
6.4.2.1 SCHNITTSTELLENSYNCHRONISATION 133 6.4.2.2 MASSNAHMEN ZUR
TAKTFREQUENZERHOEHUNG 135 6.4.2.3 MASSNAHME ZUR REDUZIERUNG DER LATENZZEIT
137 6.4.3 DIE EIN-PROZESS-DARSTELLUNG 139 6.4.4 VERGLEICH DER
SYNTAXVARIANTEN 140 6.5 ZUSTANDSCODIERUNG 141 6.5.1 STRATEGIEN DER
ZUSTANDSCODIERUNG 142 6.5.2 UMSETZUNG DER ZUSTANDSCODIERUNG IN VHDL 143
6.5.3 AUSWIRKUNGEN DER ZUSTANDSCODIERUNG AUF DIE SYNTHESEERGEBNISSE 144
6.6 UEBUNGSAUFGABEN 150 7 STRUKTURELLER VHDL-ENTWURF 153 7.1 ZIELE UND
METHODEN DER SYSTEMPARTITIONIERUNG 154 7.2 STRUKTURELLER ENTWURF MIT
KOMPONENTEN 157 7.2.1 STRUKTURELLER ENTWURF EINES
4-ZU-2-PRIORITAETSENCODERS 159 7.2.1.1 KOMPONENTENDEKLARATION 161 7.2.1.2
KOMPONENTENINSTANZIIERUNG UND PORT MAP-ANWEISUNG 161 7.2.1.3
KONFIGURATION ZUR AUSWAHL VON MODELLARCHITEKTUREN 163 7.2.1. 8.5
FPGA-IMPLEMENTIERUNG 233 XU INHALTSVERZEICHNIS 7.2.2 ENTWURF EINER
SKALIERBAREN ADDIER/SUBTRAHIER-EINHEIT 168 7.2.3 KOPPLUNG VON SIGNALEN
IN STRUKTURELLEN VHDL-BESCHREIBUNGEN 173 7.3 BLOCKSTRUKTURIERUNG IN
ARCHITEKTUREN 176 7.4 STRUKTURIERUNG MIT UNTERPROGRAMMEN 178 7.4.1
LOKALE PROZEDUREN UND FUNKTIONEN 178 7.4.2 DEFINITION UND EINSATZ VON
PACKAGES 183 7.5 HERSTELLERSPEZIFISCHE KOMPONENTEN UND
KOMPONENTENGENERATOREN 186 7.5.1 INSTANZIIERUNG VON RAM- UND ROM-ZELLEN
MIT PROZESSEN 186 7.5.2 KOMPONENTENGENERATOREN 192 7.6 UNTERSTUETZUNG
DURCH SYNTHESEWERKZEUGE 198 7.7 UEBUNGSAUFGABEN 200 8 ENTWURF EINES
RISC-PROZESSORS 203 8.1 SPEZIFIKATION DER PROZESSORFUNKTIONEN 204 8.1.1
DAS PROGRAMMIERMODELL 204 8.1.2 DER INSTRUKTIONSSATZ 206 8.1.3
INSTRUKTIONSFORMATE 206 8.2 PROZESSORARCHITEKTUR UND -PROGRAMMIERUNG 207
8.3 VHDL-REALISIERUNG 210 8.3.1 REGISTERFILE 211 8.3.2 INSTRUCTION FETCH
(IF) 215 8.3.3 INSTRUCTION DECODE (ID) 216 8.3.4 EXECUTE (EX) 220 8.3.5
MEMORY ACCESS (MEM) 222 8.3.6 TOP-LEVEL-ARCHITEKTUR DES RISC-PROZESSORS
224 8.3.7 EINFACHE TESTBENCH FUER DEN RISC-PROZESSOR 227 8.4
ENTWURFSVERIFIKATION 228 8.4.1 VERMEIDUNG VON RW-HAZARDS 229 8.4.2
VERMEIDUNG VON C-HAZARDS 230 8.4.3 SPEICHERN UND LESEN DES
DATENSPEICHERS 232 INHALTSVERZEICHNIS XIII 9 MODELLIERUNG DIGITALER
FILTER 235 9.1 FIR-FILTER 237 9.1.1 PARALLELE FIR-FILTERSTRUKTUREN 237
9.1.2 ZAHLENDARSTELLUNG IM Q-FORMAT 242 9.1.2.1 ADDITION MIT
VORZEICHENRICHTIGER ERWEITERUNG DER SUMMANDEN 244 9.1.2.2 BINAERE
MULTIPLIKATION 245 9.1.3 FILTERSKALIERUNG UND BEISPIELFILTER 246 9.1.4
VHDL-MODELLE PARALLELER FIR-FILTERSTRUKTUREN 250 9.1.4.1 KOPPLUNG VON
UNTERSCHIEDLICHEN TAKTBEREICHEN 250 9.1.4.2 BASISMODELL DER DIREKTFORM
253 9.1.4.3 DIREKTFORM MIT SYMMETRISCH BALANCIERTEM ADDIERERBAUM 261
9.1.4.4 DIREKTFORM MIT UNSYMMETRISCH BALANCIERTEM ADDIERERBAUM 265
9.1.4.5 LINEAR-PHASEN-STRUKTUR 275 9.1.4.6 TRANSPONIERTE FORM MIT
REDUZIERTER ANZAHL DER MULTIPLIZIERER 285 9.1.4.7 VERGLEICH DER
IMPLEMENTIERUNGSERGEBNISSE UND TIMINGANALYSEN 290 9.1.5 SEQUENTIELLE
FIR-STRUKTUR MIT MAC-EINHEIT 293 9.1.5.1
MULTIPLIZIERER-AKKUMULATOREINHEIT 296 9.1.5.2 RINGPUFFER FUER DIE
ABTASTWERTE 298 9.1.5.3 KOEFFIZIENTEN-ROM 300 9.1.5.4 SEQUENZSTEUERUNG
MIT EINEM ZUSTANDSAUTOMATEN 301 9.1.5.5 SIMULATIONS- UND
SYNTHESEERGEBNISSE 305 9.1.6 TAKTSCHEMATA DER FILTERDATENPFADE 309
9.1.6.1 AUDIODATENRATE 310 9.1.6.2 HOHE DATENRATEN 311 9.2 IIR-FILTER
312 9.2.1 KOEFFIZIENTENBERECHNUNG UND BEISPIELFILTER 312 9.2.2 PARALLELE
STRUKTUREN FUER IIR-FILTER 2. ORDNUNG 317 9.2.3 VHDL-MODELLE FUER
VARIANTEN DER DIREKTFORM II 320 9.2.3.1 TRANSPONIERTE STRUKTUR DER
DIREKTFORM II 320 9.2.3. XIV INHALTSVERZEICHNIS 10 ANHANG 343 10.1
VHDL-CODIERUNGSEMPFEHLUNGEN 343 10.2 CHECKLISTE ZUM VHDL-BASIERTEN
ENTWURF DIGITALER SYSTEME 348 10.3 LISTE DER VHDL-SCHLUESSELWORTE 352
10.4 LOESUNGEN ZU DEN UEBUNGSAUFGABEN 352 10.4.1 LOESUNGEN ZU DEN AUFGABEN
IN KAP. 2.5 353 10.4.2 LOESUNGEN ZU DEN AUFGABEN IN KAP. 3.7 355 10.4.3
LOESUNGEN ZU DEN AUFGABEN IN KAP. 4.6 361 10.4.4 LOESUNGEN ZU DEN AUFGABEN
IN KAP. 5.7 364 10.4.5 LOESUNGEN ZU DEN AUFGABEN IN KAP. 6.6 369 10.4.6
LOESUNGEN ZU DEN AUFGABEN IN KAP. 7.7 373 11 VHDL-SYNTAXUEBERSICHT UND
BIBLIOTHEKEN 379 12 LITERATURVERZEICHNIS 389 13 SACHREGISTER 393 |
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author | Reichardt, Jürgen 1952- Schwarz, Bernd |
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Beschreibung
Schweinfurt Zentralbibliothek Lesesaal
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Exemplar 1 | ausleihbar Verfügbar Bestellen |