طراحی خودکار مدارهای دیجیتال

صفحه 1:
به نام خدا طراحی خودکار مدارهای دیجیتال ترم بهار 84-85 دانشگاه کاشان sabaghianb @ kashanu.ac.ir 1 ۳ ‏طرفي‎ 9 

صفحه 2:
عناوین کلی درس [اتعاریف اساسی الا انواع سخت افزارهای بررنامه پذیر ازبان توصیف سخت افزار :۱۷/۲1۲01 سابزار طراحی خودکار 11 ۳1015 +1۷1۸ hsabaghianb @ kashanu.ac.ir 1 ‏لد خود کار‎ O 

صفحه 3:
مراجع 1- حسين صباغيان بيدكلى. "طراحى خودكار مدارهاى ديجيتال” . جنكل (اصلى) 2-سوداكار بالامانجى.”.111(1/آ مقدماتى از شبيه سازى تا سنتز “. نص 3- عليرضا فتاح . "طراحی سيستمهاى ديجيتالى با استفاده از -111(1/آ”. نوپردازان 4 فرزان گیتی . "آموزش .۷1121" . دیباگران 1. Navabi Z., VHDL Analysis and Modeling of Digital Systems, New York:Prentice Hall, 1997 2 fone F, Wakerly, eel Design Principle & Practices” , rentice Hall, 3rd Edition, 20! 3. Volnei A. Pedroni, “Circuit Design with VHDL", Prentice Hall of India(MIT press), 2005 -طرلح خود کار 1 ‎hsabaghianb @ kashanu.ac.ir‏ 

صفحه 4:
فهرست فصل ها فصل اول: مقدمه و تعارین اساسی فصل دوم : سخت افنرارهای برنامه پذیر (9۳10 ‎(PROM, PLA, PAL, GAL,‏ فصل سوع : سخت افزارهای ‎(MPGA , FPGA) 233: abs‏ فصل جهارم : زیان توصیف سخت افزار ۱۷۲301۰ فصل پنجم : مجموعه مثال های کاریرردی از :۷۲1191 فصل ششم : نرم افزار 11 ۳1:۲5 +1۷۲۸2 ‎aia jad‏ : آزمایشگاه طراحی خودکار hsabaghianb @ kashanu.ac.ir 1 JS ‏-طرلدد خود‎ 

صفحه 5:
فصل اول : تعاریف اساسی لا مقدمه لا تعریف طراحي خودکار 1 زبانهاى توصيف سخت افنار لا ساخت نمونه اولیه ‎a‏ روش هاي مختلف تولید ‎CAD 310‏ لت مدل سازی سخت افزار لس سطوح انتزاع - حوزه نگرش - نمودار ‏ بهینه سازی - شبیه سازی - سنتز لأ مراحل طراحی بکمک کامپیوتر لا سخت افزار های برنامه پذیر و مزایای آن hsabaghianb @ kashanu.ac.ir 1 ‏ا ا‎ 

صفحه 6:
مقدمه ‎but oO)‏ دنیای الکترونیک **افزایش پیچیدگی طرح ها **افزایش کاربرد (تقاضا) ‎ ‏نیازمندی ها ©كارايى ©فشردكي ©قيمت ارزان ©قابليت اطمينان سرعت عرضه به بازار ‎ ‎WS ‏رل‎ 0 ‎hsabaghianb @ kashanu.ac.ir 

صفحه 7:
طراحی خودکار ( Design Automation) ‏احي خودکار‎ ye ‏نقطه مقابل طراحی سنتی(دستی)‎ * ‏**طررح به صورت 51101 (يا شماتيك) توسط طرراح توصيف مى شود‎ ** بخش هابي از مراحل طراحي به كامبيوتر **در ساير علوم مهندسى *مزایا 2 افزایش سرعت عرضه به بازار 0 درگیر نشدن طراح با جزئیات طراحی 0 امکان ارائه طرح های بزرگ (پیچیده) 7 کاهش هزینه طراحی © قابلیت اطمینان سد رل ود کار 1 ‎hsabaghianb @ kashanu.ac.ir‏ 

صفحه 8:
زبان توصیف سخت افزار لس زبان توصیف سخت افزار - :11101 الا زبانهاى متداول VHDL (VHSIC HDL) * Verilog HDL * AHLD (ALTERA HDL) * ABEL ( Advanced Boolean Equation Language) * 1101, ‏لا هدف استفاده از زبان‎ ** مستند سازي ** سنتز (نقطه مقابل آنلیز) لا خصوصیات * ذاتا موازی است (همروند) SS eee ** امکان اجرای دستورات ترتیبی 6 -طرلدح خود کار 1 ‎hsabaghianb @ kashanu.ac.ir‏ 

صفحه 9:
نمونه اولیه لاساخت نمونه اولیه وصنمرواما۳0 < لاهدف: بررسی رفتار سیستم (آزمایش) عملکرد 2 * سرعت ** توان مصرفی ... کشف اشکالات احتمالی - بازنگری در طرح لاروش ساخت ** قطعات استاندارد ** تراشه برنامه پذبر(انعطاف پذیری- سرعت اعمال تغییرات) سدردد خود کار 1 ‎hsabaghianb @ kashanu.ac.ir‏ 

صفحه 10:
تولید ‎ai gol‏ > ساخت سیستم طبراحی شده به تعداد مورد نیاز ساپس از برطرف شدن اشکالات نمونه اولیه اروش تولید بسته به تعداد و شرایط کاربرد ‏* با استفاده از قطعات استاندارد ‎Full custom ,2 i. ‏**تمام‎ ‎Semi custom 2 waste? ‏** با استفاده از قطعات برنامه پذیر (مثل ‎CEPGA‏ ‎hsabaghianb @ kashanu.ac.ir 1 ‏يلي ی‎ 

صفحه 11:
تولید با استفاده از قطعات استاندارد ‎O1‏ قطعات استاندارد بصورت آی سی موجود اند مانند ‏** دروازه های منطلتی- دیکودر -مالتیپلکسس - تمام جمع كندده - ثبات ها - فلیپفلااه‌ها.. ل ويزكى ها ‏"بورد مدار جابى با تعداد زيادى آى سى ‏سيم كشى زياد ‏2 * توان مصررفی بالا ‏7 “' هرینه بالای بورد و مونتاژ ‏*** احتمال بروز انواع خرابی بیشتم ‏* تست وراه اندازی اولیه مشکل تر ‏'* تسیر و پشتیبانی آنمشکل تر ‏“يري طمرح هلى كم حجم (باتعداد تراش هاى كم) وتعداد توليد متوسط تویه می ‏0 -«طرلد, خود کار 1 ‎hsabaghianb @ kashanu.ac.ir‏ 

صفحه 12:
روش تمام سفارشی اسفارش ساحت آی سی لسابراى تعداد تولید زیاد مترون به صرفه ‎anal‏ زياد ازمان زياد hsabaghianb @ kashanu.ac.ir 1 ‏يلي ی‎ 

صفحه 13:
روش نیمه سفارشی لأ ماحل سات ترراشه تا جایی که مستقل از طررح نهایی لسأمرحله نهایی - سفارشى سازى (001151012122:11013) [اقبل از سنارشی سازی (هزینه - قیمت تولید انبوه) لساقيمت مناسب تر آساسرعت بیشتر (بخش اعظم کار آماده) hsabaghianb @ kashanu.ac.ir 1 ‏يلي ی‎ 

صفحه 14:
تراشه های برنامه پذیر لأ توليد انبوه آسابرنامه ریزی با یک واسط ساده لاقیت مناسب کاربری آسان امناسب برای طرح های تولیدی با تعداد محدود لابهترین انتخاب برای ساخت نمونه اولیه لأبراى طرح هاى بيجي دكى متوسط به بالا hsabaghianb @ kashanu.ac.ir 1 ‏يلي ی‎ 

صفحه 15:
مقایسه تراشه ها SSI ROM PLD EPLD FPGA MPGA ASIC MSI ‏ماصع‎ Semi-Custem Full-Custem لله ‎Programmable Circuit‏ شکل ۱-۱ مقایسه تجمع پذیری انواع تراشه ها hsabaghianb @ kashanu.ac.ir 1 ‏يلي ی‎ 

صفحه 16:
COO Tools لس" ابرارهای ‎SK gol be‏ کامپیوتر نگاشت توصیف طررح به واحدهای فینزیکی که طررح دا پیاده سازی می کند تسریع می کنند سا نرم افزار هایی که عملیات طرراحی را مکانییزه ** كاميايل, زيان هاي :1111 **امكان دريافت طرح كرافيكى ‎abe‏ رهزى روى تراشه برنامه پذیر ‎hsabaghianb @ kashanu.ac.ir 1 ‏يلي ی‎ 

صفحه 17:
COO Tools امعیارهای انتخاب ابزار 0۸۵1 *#* کشت ‎is‏ دای **قابلیت اطمینان به روز بودن -طرلد, خود کار hsabaghianb @ kashanu.ac.ir 

صفحه 18:
مدل سازی سخت افزار ایک تجربه تمثیل یا انتراع از یک سیستم که تا حد مورد نیاز خصوصیات آن را داشته باشد. لاطراح مدل ارائه مى كند ** عبارات ریاضی با زبان م۲311 ** بصورت شماتيك لاطرح می تواند حاوی جزئیات زیاد با خیلی انتزاعی باشد hsabaghianb @ kashanu.ac.ir 1 ‏يلي ی‎ 

صفحه 19:
ارتقاء سطح طراحی آساسطح ترانزیستور لاسطح كيت (دروازه های منطقی ) اسطح معماری (انتقال ‎(LS‏ ‏لاسطح سیستم طراحی هر چقدر در سطوح بالاتر صورت گیرد طراح با جزئیات کمتری درگیر می شود و سرعت طراحی بالا می رود hsabaghianb @ kashanu.ac.ir 1 ‏يلي ی‎ 

صفحه 20:
‘YY Ckont لا سطوح مختلف انتزاع (پنج سطح) ۵610۲ تاوطاه 0۶ 1,6۵1 آساسه حوزه (رفتاری- ساختاری- فیزیکی) انمودار ۷ ارتباط بین سطوح و حوزه ها **دايره ها : سطوح مختلف انتزاع ** محور ها : حوزه های نگرش ‎I‏ امکان نمایش یک طرح (انتقال طرح) در هر حوزه در هر سطح hsabaghianb @ kashanu.ac.ir 1 ‏يلي ی‎ 

صفحه 21:
‘YY Okt Levels System Behavioral siructural Representation Structura Representation System Spod ee CPU, Memory ALU, Geometric Representation Asabaghianb @ kashanu.ac.ir 1 ie SO a 

صفحه 22:
سطح فیزیکی کوچک ترین دایره در نمودار ۷ لانمايش ساختارى : ترانزيستورها انمایش رفتاری : معادلات دیفرانسیل **ارتباط بین خاصیت سلفی, ولتاژ و ظرفیت خازنی عناصر مداری لانمایش هندسی : چند ضلعی ها #نواحی و ۲ و اتصال ها و ... hsabaghianb @ kashanu.ac.ir 1 ‏يلي ی‎ 

صفحه 23:
لانمایش ساختاری : دروازه ها و فلیپ فلاب ها لانمایش رفتاری : معادلات و عبارات بولی لانمايش هندسى : سلول های استاندارد hsabaghianb @ kashanu.ac.ir 1 ‏يلي ی‎ 

صفحه 24:
سطح ریزمعماری این سطح كاهى سطح انتقال ‎Register-Transfer ots‏ . سطح رفتاری نیز نامیده می شود. لانمایش ساختاری : عناصر مسیرداده (مانند جمع کننده, ضرب ‎(ALU 45 003s‏ ** عناصر حافظه (مانند ثبات ها) ** عناصر هدایتگر منطقی (مانند مالتی پلکسرها) لس نمایش رفتاری : نمایش انتقال ثبات le (MacroCell) Joe cu 0: ‏انمایش هندسی‎ hsabaghianb @ kashanu.ac.ir 1 ‏يلي ی‎ 

صفحه 25:
سطح معماری لانمایش ساختاری : پردازنده لانمایش رفتاری : آلگوربتم * عملگرهای عمومی مانند جمع. ضرب. شیفت *ساختارهای جریان کنترل مانند حلقه های 101 و ۲۷316 و ‎if-then-else ,u>L.‏ لسانمایش هندسی : بلوک ها و تراشه‌ها hsabaghianb @ kashanu.ac.ir 1 ‏يلي ی‎ 

صفحه 26:
سطح سیستم لانمایش ساختاری : عناصر پردازشی مشابه 67۳ است لانمایش رفتاری : مدل های محاسباتی لانمایش هندسی : تراشه ها و بورد های مدار چاپی hsabaghianb @ kashanu.ac.ir 1 ‏يلي ی‎ 

صفحه 27:
انواع انتقال طرح لا ‎Synthesis)‏ ) : از حوزه رفتاری به ساختاری در هر سطح به همان سطح لا تحليل (412213:515 ) : عکس سنتز لأ توليد (6611612161012 ) حركت از نمايش ساختارى به سمت نمايش ‎Extraction) cl au!‏ ) :ايجاد يى نمايش ساختارى از روى نمايش هندسى ‏لا بالايش ‎les >: ( Refinement)‏ دايره بيرونى به دايره هاى داخلى تر ‏لا انتزاعى كردن (415118611032 ) : عكس بالايش (نكاه كلى تر) ‎hsabaghianb @ kashanu.ac.ir 1 ‏يلي ی‎ 

صفحه 28:
بهینه سازی لابهینه سازی ‎ge yo Ol pass oy! (Optimization)‏ اصلاح طرح بدون جابجايي در سطوح و حوزه ها لأاهداف بهينه سازی ‎ass‏ توان مصرفى “*افزايش سرعت ‎eels‏ حجم لابخشى از عمليات سنتز لاكار بيجيده اى است لساابزار سنت hsabaghianb @ kashanu.ac.ir 1 ‏يلي ی‎ 

صفحه 29:
شبیه ساز لأ برنامه هابى كه يك توصیف انتزراعی از طمرح را بصورت پویا به اجرا درآورند لس آزمایش و ارزیایی طمرح قبل از پیاده سازی فینریکی لآدر كليه سطوح و حوزه ها امکان پذیر ** شبیه سازی منطقی (ورودی خروجی ها) ** شبيه سازى زمانی (شکل موج زمانی- تاخیرها) لامشکل شبیه سازها همه واقعیت ها را در نظر نمی گیرند #*مثلا 0۷ ۴۳۵9 در شبیه سازی منطقی hsabaghianb @ kashanu.ac.ir 1 ‏يلي ی‎ 

صفحه 30:
ابزارهای سنتز ابرارهای سنتن بطور خود کار از روی یک تمثيل از طرر؛ تمثيل ديكرى را ایجاد می کنند لأ نكاشت از توصين انتراعی تر به توصیف جزقی تر و نردیکتر به شکل نهایی [امثلا توصین:12]] ۷ به مجموعه از معادلات بولی که رفتار مدار را بصورت جزثی تر مشخص می کند نگاشت می شود لابه سطوح بايين تر لابهينه سازى hsabaghianb @ kashanu.ac.ir 1 ‏يلي ی‎ 

صفحه 31:
مر احل طر احی یکمک کامییهوقر Create Simulation Waveforms ‎Run simulation until‏ اا ‎functionally correct ‎Modify design until Tiina ‎Timing specification met ‎hsabaghianb @ kashanu.ac.ir 1 ‏ی‎ Tbe: ‎ ‎ 

صفحه 32:
مراحل طراحی یکمک کامپیوتر تا کامپایل **بررسی اشکالات گرامری در برنامه ,۷۲۲۳1 # یا مشکلات رسم شماتيك ‎jee‏ ‏** جايابى و مسيردهى ‎Placement and Routing‏ نه سازى لأشبيه سازى و تحليل زمانى نكرى در طرح *#*انتخاب قطعه سريع hsabaghianb @ kashanu.ac.ir 1 ‏يلي ی‎ 

صفحه 33:
سخت افزارهای برنامه پذیر *** ظرفيت عملياتى بالا قابلیت برنامه ريزي مجدد ‎pac”‏ نیاز به نگهداري کتابخانه تراشه ها **هزینه ساخت و نگهداري کمتر ‎fe ‏*سهولت تست مدار ‎ ‎hsabaghianb @ kashanu.ac.ir 1 ‏يلي ی‎ 

صفحه 34:
سخت افزارهای برنامه پذیر لامزاياي استفاده از مدارات برنامه پذیر #*سرعت *#امکان استفاده از ابزارهای 0۸۲ **استفاده مجدد از کتابخانه های از پیش تعریف شده **امكان كار تيمي **امكان شبيه سازي **مستند سازى و استفاده مجدد cee? 3 #ارتقاء hsabaghianb @ kashanu.ac.ir 1 ‏يلي ی‎