Entwurf von digitalen Schaltungen und Systemen mit HDLs und FPGAs Einführung mit VHDL und SystemC
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
München [u.a.]
Oldenbourg
2009
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| Ausgabe: | 2., korrigierte Aufl. |
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| adam_text | 2.5.2 BEDINGTE NEBENLAEUFIGE ANWEISUNGEN 84 INHALTSVERZEICHNIS 1
EINLEITUNG 1 1 .1 DIGITALTECHNIK UND DIE MIKROELEKTRONISCHE REVOLUTION 1
1.2 ABSTRAKTIONSEBENEN UND EDA-WERKZEUGE 10 1.3 ZIELE UND AUFBAU DES
BUCHES 17 2 MODELLIERUNG VON DIGITALEN SCHALTUNGEN MIT VHDL 21 2.1
HISTORISCHE ENTWICKLUNG VON VHDL 22 2.2 GRANDLEGENDE KONZEPTE VON VHDL
25 2.2.1 ENTITY UND ARCHITECTURE 25 2.2.2 VERHALTENSBESCHREIBUNGEN UND
PROZESSE 29 2.2.3 STRUKTURBESCHREIBUNGEN 35 2.2.4 TESTBENCHES UND DIE
VERIFIKATION VON VHDL-ENTWUERFEN 40 2.2.5 KOMPILATION VON VHDL-MODELLEN
44 2.2.6 SIMULATION VON VHDL-MODELLEN 46 2.2.7 MODELLIERUNG VON
VERZOEGERUNGSZEITEN IN VHDL 52 2.2.8 VARIABLE UND SIGNAL 54 2.3 OBJEKTE,
DATENTYPEN UND OPERATOREN 57 2.3.1 DEKLARATION UND VERWENDUNG VON
OBJEKTEN 57 2.3.2 UEBERLADEN VON OPERATOREN UND FUNKTIONEN 60 2.3.3
GUELTIGKEITSBEREICH VON OBJEKTEN 61 2.3.4 UEBERSICHT UEBER DIE
VHDL-DATENTYPEN UND OPERATOREN 62 2.3.5 ATTRIBUTE 68 2.4 SEQUENTIELLE
ANWEISUNGEN 70 2.4.1 IF-VERZWEIGUNGEN 70 2.4.2 CASE-VERZWEIGUNGEN 74
2.4.3 SCHLEIFEN 77 2.4.4 WEITERE SEQUENTIELLE ANWEISUNGEN 81 2.5
NEBENLAEUFIGE ANWEISUNGEN 83 2.5.1 UNBEDINGTE NEBENLAEUFIGE ANWEISUNGEN 83
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/991813723 DIGITALISIERT
DURCH XIV INHALTSVERZEICHNIS 2.6 UNTERPROGRAMME UND PACKAGES 86 2.7
AUFLOESUNGSFUNKTIONEN, MEHRWERTIGE LOGIK UND IEEE-DATENTYPEN 91 2.7.1
AUFLOESUNGSFUNKTIONEN UND MEHRWERTIGE LOGIK 91 2.7.2 DIE IEEE
1164-DATENTYPEN 96 2.8 WEITERE KONSTRUKTIONEN FUER STRUKTURBESCHREIBUNGEN
102 2.8.1 PARAMETRISIERUNG VON KOMPONENTEN 102 2.8.2 ITERATIVE UND
BEDINGTE INSTANZIERUNG 105 2.8.3 BINDUNG VON KOMPONENTEN 106 2.9 WEITERE
VHDL-KONSTRUKTIONEN 112 2.10 ZUSAMMENFASSUNG ZU KAPITEL 2 114 2.11
UEBUNGSAUFGABEN 117 3 DIGITALE INTEGRIERTE SCHALTUNGEN 119 3.1 AUSWAHL
VON IMPLEMENTIERUNGSFORMEN FUER INTEGRIERTE SCHALTUNGEN 119 3.2
GRUNDLAGEN DER CMOS-SCHALTUNGSTECHNIK 126 3.2.1 DER
MOS-FELDEFFEKTTRANSISTOR 127 3.2.2 DERCMOS-INVERTER 138 3.2.3 STATISCHES
VERHALTEN DES CMOS-INVERTERS 139 3.2.4 DYNAMISCHES VERHALTEN DES
CMOS-INVERTERS 143 3.2.5 LEISTUNGS- UND ENERGIEAUFNAHME VON
CMOS-SCHALTUNGEN 150 3.3 KOMBINATORISCHE CMOS-SCHALTUNGEN 156 3.3.1
KOMPLEMENTAERE STATISCHE CMOS-LOGIKGATTER 156 3.3.2 PASS-TRANSISTOR-LOGIK
UND TRANSMISSION-GATE-LOGIK 160 3.3.3 TRI-STATE-TREIBER 164 3.4
SEQUENTIELLE CMOS-SCHALTUNGEN 165 3.4.1 DAS BISTABILITAETS-PRINZIP 166
3.4.2 TAKTZUSTANDSGESTEUERTE LATCHES 167 3.4.3 TAKTFLANKENGESTEUERTE
FLIPFLOPS 168 3.4.4 METASTABILITAET UND SYNCHRONISATION 170 3.5
MOS-HALBLEITERSPEICHER 175 3.5.1 UEBERSICHT UND KLASSIFIKATION VON
HALBLEITERSPEICHERN 176 3.5. INHALTSVERZEICHNIS XV 3.6.2 PROGRAMMIERUNG
MIT FLOATING-GATE-ZELLEN 196 3.6.3 PROGRAMMIERUNG MIT ANTIFUSES 197 3.7
SPLD/CPLD-ARCHITEKTUREN 199 3.7.1 IMPLEMENTIERUNG VON SCHALTFUNKTIONEN
MIT PROMS 199 3.7.2 SPLDS: PLA- UND PAL-STRUKTUREN 202 3.7.3 CPLDS 205
3.8 FPGA-ARCHITEKTUREN 208 3.8.1 MULTIPLEXER-BASISZELLEN 209 3.8.2
LUT-BASISZELLEN 211 3.8.3 VERBINDUNGSARCHITEKTUREN 214 3.8.4 I/O-BLOECKE
220 3.8.5 ENTWICKLUNGSTRENDS BEI FPGAS 221 3.9 ZUSAMMENFASSUNG ZU
KAPITEL 3 224 3.10 UEBUNGSAUFGABEN 227 4 VON DER REGISTER-TRANSFER-EBENE
ZUR GATTEREBENE 229 4.1 EINFUEHRUNG IN DIE LOGIKSYNTHESE 229 4.1.1
UEBERSETZUNG UND INFERENZ DES VHDL-CODES 230 4.1.2 SCHALTWERKSSYNTHESE
233 4.1.3 ZEITLICHE RANDBEDINGUNGEN FUER DIE SYNTHESE 240 4.1.4 STATISCHE
TUNING-ANALYSE 242 4.1.5 DAS PROBLEM DES *FALSCHEN PFADES 246 4.1.6
UMGEBUNG DES DESIGNS UND BETRIEBSBEDINGUNGEN 249 4.1.7 LOGIKOPTIMIERUNG
UND TECHNOLOGIEABBILDUNG 251 4.1.8 MEHRSTUFIGE LOGIKOPTIMIERUNG 252
4.1.9 TECHNOLOGIEABBILDUNG FUER SRAM-FPGAS 255 4.1.10 EINFLUSS DER
OPTIMIERUNGSVORGABEN AUF DAS SYNTHESEERGEBNIS 258 4.2 EIN
4-BIT-MIKROPROZESSOR ALS BEISPIEL 261 4.3 SCHALTWERKE UND ZAEHLER 264
4.3.1 STEUERWERK DES BEISPIEL-PROZESSORS 264 4.3.2 EINFLUSS DER
ZUSTANDSCODIERUNG AUF DAS SYNTHESEERGEBNIS 268 4.3.3 DAS PROBLEM DER
UNBENUTZTEN ZUSTAENDE 270 4.3.4 VERWENDUNG VON SIGNALEN UND VARIABLEN IN
GETAKTETEN UN XVI INHALTSVERZEICHNIS 4.4.3 IMPLEMENTIERUNG VON
SUBTRAHIERERN IN FPGAS 296 4.4.4 IMPLEMENTIERUNG VON MULTIPLIZIERERN IN
FPGAS 300 4.4.5 RESSOURCENBEDARF VON LOGISCHEN, RELATIONALEN UND
ARITHMETISCHEN OPERATOREN 304 4.4.6 MEHRFACHNUTZUNG VON ARITHMETISCHEN
RESSOURCEN 305 4.4.7 DARSTELLUNG VORZEICHENBEHAFTETER UND
VORZEICHENLOSER ZAHLEN 307 4.5 INTEGRATION VON MATRIXSPEICHERN: RAM UND
ROM 311 4.5.1 PROGRAMMSPEICHER DES BEISPIEL-PROZESSORS 312 4.5.2
VERWENDUNG VON SYNCHRONEN ,31OCK RAM -SPEICHERN 315 4.5.3 DATENSPEICHER
DES BEISPIEL-PROZESSORS 319 4.5.4 VERGLEICH VON *DISTRIBUTED RAM UND
*BLOCK RAM 322 4.5.5 INSTANZIERUNG VON MAKROS UND VERWENDUNG VON
MAKRO-GENERATOREN 323 4.6 ON-CHIP-BUSSE UND I/O-SCHNITTSTELLEN 326 4.6.1
DATENBUS DES BEISPIEL-PROZESSORS 327 4.6.2 MULTIPLEXER- UND LOGIK-BUSSE
330 4.6.3 TRISTATE-BUSSE 333 4.6.4 VERGLEICH VON TRISTATE-BUS UND
LOGIK-BUS 336 4.6.5 PARALLELER PORT DES BEISPIEL-PROZESSORS 337 4.7
HAEUFIG BEGANGENE FEHLER UND WEITERE ASPEKTE DES RTL-ENTWURFS 341 4.7.1
HAEUFIGE FEHLER IN GETAKTETEN PROZESSEN (FLIPFLOPS) 341 4.7.2 HAEUFIGE
FEHLER IN KOMBINATORISCHEN PROZESSEN (SCHALTNETZE) 344 4.7.3 OPTIMIERUNG
DER SCHALTUNG 346 4.7.4 PARTITIONIERUNG DES ENTWURFS 350 4.8
ZUSAMMENFASSUNG ZU KAPITEL 4 353 4.9 UEBUNGSAUFGABEN 355 5 VON DER
GATTEREBENE ZUR PHYSIKALISCHEN REALISIERUNG 359 5.1 ENTWURFSABLAUF FUER
FPGAS 359 5.2 PHYSIKALISCHER ENTWURF VON FPGAS 363 5.2.
INHALTSVERZEICHNIS XVII 5.4 SYNCHRONER ENTWURF UND TAKTVERTEILUNG 395
5.4.1 SYNCHRONE UND ASYNCHRONE DIGITALE SYSTEME 396 5.4.2
FLANKENGESTEUERTE UND PEGELGESTEUERTE SCHALTUNGEN 401 5.4.3 URSACHEN UND
AUSWIRKUNGEN VON TAKTVERSATZ UND JITTER 403 5.4.4 TAKTVERTEILUNG IN
FPGAS 410 5.4.5 SYNCHRONE ENTWURFSTECHNIKEN 418 5.5 SIMULATION DES
ZEITVERHALTENS MIT VHDL 425 5.5.1 MODELLIERUNG DER SCHALTUNG MIT
VITAL-KOMPONENTEN 425 5.5.2 AUSTAUSCH VON TIMING-DATEN MIT SDF 433 5.5.3
SIMULATION DES ZEITVERHALTENS MIT EINEM VHDL-SIMULATOR 436 5.6
BESTIMMUNG DER CHIPTEMPERATUR 440 5.7 ZUSAMMENFASSUNG ZU KAPITEL 5 441
5.8 UEBUNGSAUFGABEN 444 6 MODELLIERUNG VON DIGITALEN SCHALTUNGEN MIT
SYSTEMC 447 6.1 MODELLIERUNG AUF REGISTER-TRANSFER-EBENE MIT SYSTEMC 448
6.1.1 MODULE 448 6.1.2 VERHALTENSBESCHREIBUNGEN AUF
REGISTER-TRANSFER-EBENE 451 6.1.3 STRUKTURBESCHREIBUNGEN 455 6.1.4
TESTBENCHES 458 6.1.5 SIMULATION 461 6.2 HARDWAREORIENTIERTE
SYSTEMC-DATENTYPEN 465 6.2.1 LOGIK-DATENTYPEN 465 6.2.2
INTEGER-DATENTYPEN 468 6.2.3 FIXPUNKT-DATENTYPEN 469 6.3 MODELLIERUNG
AUF ALGORITHMISCHER EBENE MIT SYSTEMC 472 6.3.1 VERHALTENSBESCHREIBUNGEN
AUF ALGORITHMISCHER EBENE 473 6.3.2 VON DER ALGORITHMISCHEN EBENE ZUR
REGISTER-TRANSFER-EBENE 481 6.4 ZUSAMMENFASSUNG ZU KAPITEL 6 490 A
ANHANG 491 A.L VERWENDETE SCHALTZEICHEN, ABKUERZUNGEN UND FORMELZEICHEN
491 A.1. XVIII INHALTSVERZEICHNIS A.4 LOESUNGEN DER UEBUNGSAUFGABEN 509
A.4.1 UEBUNGSAUFGABEN AUS KAPITEL 2 509 A.4.2 UEBUNGSAUFGABEN AUS KAPITEL
3 512 A.4.3 UEBUNGSAUFGABEN AUS KAPITEL 4 515 A.4.4 UEBUNGSAUFGABEN AUS
KAPITEL 5 525 LITERATURVERZEICHNIS 529 INDEX 537
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