Giới thiệu về công nghệ IC khả trình

 Có khả năng sử dụng công cụ thiết kế của Xilinx hoặc Altera... Giới thiệu chung về công nghệ IC khả trình PLD 1.1 Các bước thiết kế VLSI 1.2 Các công nghệ dùng trong thiết kế 1.3 Công

Trang 1

Hardware Description Language

Giảng viên: Ths Hoàng Vân Đông

Khoa: ĐTVT – Đại học Điện Lực

Trang 2

◦ Xử lý tín hiệu, Trí tuệ nhân tạo

◦ Thủy vân số, Bảo mật

Trang 3

Quy định chung

 Đánh giá

◦ Điều kiện dự thi: Theo quy định của trường

◦ Kiểm tra: 2- 3 bài (30%)

◦ Thi cuối kỳ (70%)

◦ Điều kiện đạt: các bài thi và bài tập lớn > 50% số điểm

◦ Bài tập lớn (100 %) (làm theo nhóm 3 sinh viên)

3

Trang 4

 Có khả năng sử dụng công cụ thiết kế của

Xilinx (hoặc Altera)

Trang 5

Tài liệu tham khảo

◦ Slides bài giảng trên lớp

Trang 6

Nội dung môn học

1. Giới thiệu chung về công nghệ IC khả trình

2. Thiết kế số (nhắc lại)

3. Ngôn ngữ mô tả phần cứng VHDL

4. Thiết kế dùng IC khả trình của Xilinx và

Altera

Trang 7

Chương 1 Giới thiệu chung về công nghệ

IC khả trình PLD

1.1 Các bước thiết kế VLSI

1.2 Các công nghệ dùng trong thiết kế

1.3 Công nghệ IC khả trình

1.4 Ứng dụng của công nghệ IC khả trình

7

Trang 8

 Ví dụ: Thiết kế bộ chạy đĩa DVD

Trang 9

Trang 10

chip, công suất tiêu thụ …

Trang 11

Functional Design – Xác định các khối

chức năng chính và kết nối giữa các khối Chưa cần xác định chi tiết cách thức thực hiện các khối này

11

Trang 12

Logic Design – Thiết kế logic, ví dụ: thiết

kế mạch logic tổ hợp, logic dãy, ALU,

khối điều khiển… Kết quả của bước thiết

kế này là bản mô tả RTL (Register

Transfer Level) RTL được biểu diễn bằng

ngôn ngữ mô tả phần cứng HDL

(Hardware Description Language), e.g.,

VHDL, Verilog

X = (AB+CD)(E+F)Y= (A(B+C) + Z + D)

Trang 13

Circuit Design – Thiết kế mạch bao gồm các cổng logic, transistors và các kết nối Kết quả thu được từ bước thiết kế này là

13

Trang 14

 Net list:

net1: top.in1 i1.in

net2: i1.out xxx.B

topin1: top.n1 xxx.xin1

topin2: top.n2 xxx.xin2

botin1: top.n3 xxx.xin3

net3: xxx.out i2.in

outnet: i2.out top.out

 Component list:

top: in1=net1 n1=topin1 n2=topin2 n3=botin1 out=outnet

i1: in=net1 out=net2 xxx: xin1=topin1 xin2=topin2 xin3=botin1 B=net2 out=net3 i2: in=net3 out=outnet

Trang 15

15

top

Component hierarchy

Trang 16

Physical Design – Chuyển từ netlist sang dạng biểu diễn hình học Cách biểu diễn

hình học này được gọi là layout.

Trang 17

Fabrication – Bao gồm các quá trình như quang khắc, đánh bóng, khuyếch tán …để

chế tạo ra chip (IC).

Packaging – Sắp xếp các IC trên một

board mạch in PCB (Printed Circuit

Board) hoặc trên một module đa chíp

MCM (Multi-Chip Module)

17

Trang 18

Timing & relationship

between functional units

Chips

Packaged and tested chips

Fabrication

Packaging

Circuit Design

or Logic Synthesis

Trang 19

1.2 Các công nghệ dùng trong thiết kế số

Standard Cell

Công nghệ LOGI

C số

PLA PAL

Trang 20

 1.2.1 – Công nghệ Logic chuẩn

• Gồm 2 họ cấu kiện TTL và CMOS

• Chức năng của các IC là cố định

• Ưu điểm:

• Thực hiện thiết kế đơn giản

• Chi phí phát triển ứng dụng thấp

• Thay đổi nhanh bản thiết kế

• Tương đối dễ thử nghiệm trong các mạch

Trang 21

Trang 22

1.2.2 ASICs (Application specific IC)

 Khắc phục những nhược điểm của việc thiết kế

Trang 23

 Ưu điểm:

◦ Giảm thiểu được kích thước thông qua việc sử dụng mức tích hợp cao

◦ Giảm thiểu được yêu cầu về điện

◦ Chi phí giảm đáng kể vì thường sản xuất với quy mô lớn

◦ Không sao chép được

 Nhược điểm:

◦ Chi phí phát triển ban đầu rất lớn

23

Trang 24

 Ưu điểm:

◦ Giảm thiểu được kích thước thông qua việc sử dụng mức tích hợp cao

◦ Chi phí giảm đáng kể vì thường sản xuất với quy mô lớn

 Nhược điểm:

◦ Chi phí phát triển ban đầu rất lớn

Trang 25

1.2.4 Công nghệ Full custom VLSI Design

 Thường sử dụng để thiết kế các vi mạch đa dụng có tính năng mạnh và có phạm vi ứng dụng lớn như

các họ vi xử lý, bộ nhớ RAM

25

Trang 26

◦ Chi phí sản xuất với số lượng lớn thấp

◦ Linh động trong việc thử nghiệm thiết kế

Trang 27

27

 Trong các công nghệ logic số hiện nay công nghệ logic khả trình là lựa chọn thích hợp cho việc phát triển các hệ thống số không quá phức tạp, với số lượng không lớn, thời gian phát triển nhanh, nhất là

ở các nước có nền công nghiệp điện tử mới phát triển như VN.

Trang 28

 Realisation as OR: F1=xy+xy’z+x’yz

AND- Realisation as OR-AND:

F1=((x’+y’) (x’+y+z’) (x+y’+z’))’

x y z

F1

x y z

F1

Trang 29

Or plane

Input

Output Programmable

Trang 30

1.3 Công nghệ IC khả trìnhProgrammable logic array

Trang 31

Or plane

Input

Output Programmable

Fixed

Trang 32

Programmable Array Logic

Trang 33

Complex Programmable Logic Devices

 CPLD

33

Trang 34

1.3 Công nghệ IC khả trình

Field-programmable Gate Array

CLB CLB

Trang 35

1.3 Công nghệ IC khả trình

Field-programmable Gate Array

35

CLB CLB

Trang 36

Field-programmable Gate Array

16x1 LUT:

Bool-function

of 4 variables

16x1 LUT:

Bool-function

of 4 variables

FF G

G GQ

FF F

F FQ

Trang 37

Field-programmable Gate Array

 Hãng cung cấp FPGA hàng đầu thế giới

◦ Công ty Xilinx: http://www.xilinx.com/

◦ Công ty Altera: http://www.altera.com/

◦ Công ty Lattice Semiconductor:

http://www.latticesemi.com/

◦ Công ty Actel: http://www.actel.com/

◦ Công ty Crypress: http://www.cypress.com/

◦ Công ty Atmel: http://www.atmel.com/

◦ Công ty QuickLogic:

http://www.quicklogic.com/

37

Trang 38

1.3 FPGA vs ASIC Cost

ASIC: High volumes needed to recover design cost

Trang 39

 Aerospace & Defense

 Automotive

 Consumer

 Digital Video Technologies

 Industrial/Scientific & Medical

 Test & Measurement

 Wired Communications

 Wireless Communications

39

Trang 40

Trang 41

41

Trang 42

Trang 43

43

Trang 44

Trang 45

45

Trang 46

Trang 47

47

Trang 48

Định dạng
Số trang	48
Dung lượng	3,57 MB