Бибило П.Н.

Задачи по проектированию логических схем с использованием языка VHDL. Изд. стереотип.

Оглавление

Предисловие

Применение булевой алгебры поставило проектирование логических (цифровых) схем на прочную теоретическую основу. С появлением электронной вычислительной техники формальные методы проектирования были алгоритмизированы и доведены до программ. Сначала были созданы программы, обеспечивающие решение наиболее трудоемких оптимизационных логико-комбинаторных задач. Затем появились экспериментальные и промышленные системы автоматизированного проектирования (САПР) цифровой аппаратуры и цифровых интегральных схем. Изучение огромного по объему материала по проектированию в университетах и вузах потребовало целого ряда учебных курсов и дисциплин. В отдельных курсах стали изучаться булева алгебра, цифровые автоматы, схемотехника логических элементов, проектирование с использованием САПР и т. д. В преподавании наметился разрыв между теоретическими и практическими курсами по автоматизированному проектированию. Тем не менее, работая с современными САПР цифровой аппаратуры и цифровых интегральных схем, важно уметь применять знания из теоретических курсов; с другой стороны, изучение теоретических основ желательно вести с учетом подготовки специалистов к работе с промышленными САПР.

Предлагаемый сборник задач, вопросов и упражнений по проектированию логических схем ориентирован на ликвидацию разрыва между теоретическими и практическими учебными курсами. Выбраны основные задачи, которые связывают теоретические и практические аспекты проектирования, -- это задачи анализа, синтеза, моделирования и верификации логических схем. В первой, теоретической, части центральное место занимает задача логического синтеза, предлагаются задачи по нахождению и оптимизации различных форм представления булевых функций и автоматов. Вопросы и задачи по представлению функций, схем, алгоритмов даются также и во второй части сборника, посвященной использованию языка VHDL для описания проектов цифровых схем. Язык VHDL, наряду с языком Verilog, является основным языком описания проектируемых цифровых схем и систем. Это мощный современный язык проектирования. Практически все промышленные САПР цифровых интегральных схем имеют в своем составе средства работы с VHDL-проектами. Эффективность проектирования предполагает знание языка VHDL, поэтому наряду с задачами по разработке VHDL-спецификаций во второй части сборника предлагаются вопросы и упражнения непосредственно по языку VHDL. Заметим, что языку VHDL полностью посвящен русскоязычный интернет-сайт (www.bsuir.by/vhdl/), содержащий много методических материалов, в том числе список интернет-ресурсов по VHDL.

Большинство задач, в которых требуется описать структуру или поведение проектируемой логической схемы, не привязано к языку VHDL, создание спецификаций может быть выполнено и на языке Verilog.

Для удобства сборник имеет сквозную нумерацию разделов. Нумерация задач, рисунков, таблиц и формул привязывается к номеру раздела. Задачи повышенной трудности помечены символом "*". Перед некоторыми из разделов даются необходимые сведения, касающиеся используемой в задачах терминологии. В качестве однотипных (имеющих одинаковую постановку и различные исходные данные) выбраны базовые задачи, которые могут быть использованы для проверочных и самостоятельных работ. В книгах из приведенного списка литературы можно найти все теоретические сведения, требующиеся для решения задач.

В ответах содержатся примеры решений, указания, методические рекомендации, ссылки на литературу.

Автор выражает благодарность рецензентам В. П. Супруну и А. А. Иванюку за полезные замечания, способствовавшие улучшению содержания книги, а также О. В. Клачко за помощь в подготовке иллюстраций.

Об авторе

Бибило Петр Николаевич

Доктор технических наук, профессор. Его основные научные работы относятся к теории дискретных устройств и автоматизации проектирования дискретных устройств и цифровых сверхбольших интегральных схем (СБИС), применению методов искусственного интеллекта в системах автоматизированного проектирования (САПР). Считает, что успешное развитие микроэлектроники связано с разработкой и внедрением в практику проектирования новых архитектур САПР, использующих экспертные знания о маршрутах и объектах проектирования. Руководствуется тем, что разработка отечественных САПР должна вестись с учетом их интеграции с зарубежными САПР. Уделяет большое внимание подготовке студентов и специалистов-разработчиков, читает курсы лекций в Белорусском государственном университете информатики и радиоэлектроники, является инициатором создания русскоязычного Интернет-сайта по языку VHDL.