Обложка Бибило П.Н. Основы языка VHDL
Id: 279696
629 руб.

Основы языка VHDL. Изд. стереотип.

Аннотация

Настоящая книга посвящена языку VHDL, который является международным стандартом в системах автоматизации проектирования и предназначен для спецификации, моделирования и синтеза цифровых систем на основе заказных и программируемых пользователями сверхбольших интегральных схем. Описывается применение языка VHDL на алгоритмическом и логическом уровнях проектирования цифровых систем. После каждой главы представлены вопросы, задачи и упражнения для ...(Подробнее)самостоятельной работы. Заключительная глава книги содержит методические материалы, взятые из практики преподавания языка VHDL в университетах.

Книга предназначена для первоначального ознакомления с языком VHDL и может быть полезна студентам, аспирантам и специалистам, занимающимся разработкой электронной аппаратуры с помощью средств САПР.


Оглавление
Предисловие5
Глава 1. Основные элементы языка VHDL8
1.1. Структурное и поведенческое описание цифровой системы8
1.2. Лексические элементы и типы данных22
1.3. Декларации37
1.4. Интерфейс и архитектура объекта40
1.5. Атрибуты43
1.6. Имена49
1.7. Операторы50
1.8. Понятие сигнала в языке VHDL57
1.9. Дельта-задержка62
Упражнения66
Глава 2. Последовательные и параллельные операторы71
2.1. Последовательные операторы71
2.2. Параллельные операторы88
Упражнения110
Глава 3. Организация проекта119
3.1. Подпрограммы119
3.2. Функции119
3.3. Процедуры121
3.4. Разрешающие функции. Пакет std_logic_l 164123
3.5. Архитектура129
3.6. Декларация интерфейса объекта130
3.7. Карта портов и карта настройки133
3.8. Конфигурация134
3.9. Модули проекта и VHDL-библиотеки138
Упражнения140
Глава 4. Примеры проектирования на VHDL143
4.1. Стили описания поведения143
4.2. Формы описания сигналов146
4.3. Описание автоматов150
4.4. Отладка VHDL-описаний168
4.5. Синтезируемое подмножество языка VHDL170
Упражнения182
Глава 5. Методические материалы185
5.1. Лабораторные работы185
5.2. Контрольная работа263
5.3. Тестовые (да/нет) вопросы271
5.4. Контрольные задачи281
5.5. Литература по языку VHDL290
5.6. Интернет-ресурсы292
Литература294
Приложения295
1. Форма задания синтаксических конструкций языка VHDL295
2. Синтаксис языка VHDL'93296
3. Пакет STANDARD321
4. Пакет STD_LOGIC_1164323

Язык VHDL (Very high speed integrated circuits Hardware Description Language) является фактически международным стандартом в области автоматизации проектирования цифровых систем, это входной язык многих современных систем автоматизированного проектирования (САПР) как заказных, так и программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) -- Programmable Logic Devices (PLD) -- и программируемых пользователями вентильных матриц -- Field-Programmable Gate Arrays (FPGA). VHDL предназначен, в первую очередь, для спецификации -- точного описания проектируемых систем и их моделирования на начальных этапах проектирования -- алгоритмическом и логическом. С помощью VHDL можно моделировать электронные схемы с учетом реальных временных задержек.

В последнее время весьма успешно разрабатываются и системы синтеза схем по спецификациям на этом языке. Например, используя САПР WebPACK ISE, можно провести моделирование исходного описания схемы на языке VHDL, а затем синтезировать схему и получить файл настройки (конфигурации) микросхемы типа FPGA фирмы Xilinx. Использование САПР MAX+PLUSII позволяет решать аналогичные задачи для программируемых микросхем, выпускаемых фирмой Altera. Для заказных СБИС могут быть использованы САПР фирмы Mentor Graphics: система моделирования ModelSim позволяет провести моделирование описаний, представленных на языке VHDL, система синтеза LeonardoSpectrum позволяет автоматически получать по описаниям на языке VHDL схемы в заданных базисах логических элементов. Такие крупнейшие фирмы -- производители программного обеспечения САПР в области микроэлектроники, как Cadence, Synopsys и многие другие используют язык VHDL в качестве языка исходного описания проектов.

VHDL -- это мощный язык, он позволяет описывать поведение, т.е. алгоритмы функционирования цифровых систем, а также проводить иерархическое функционально-структурное описание систем, имеет средства для описания параллельных асинхронных процессов, регулярных (систолических) структур и в то же время обладает возможностями языка программирования высокого уровня -- позволяет создавать свои типы данных, имеет широкий набор арифметических и логических операций и т.д.

Язык VHDL был разработан в США по инициативе министерства обороны этой страны. В 1987 г. VHDL был принят в качестве стандарта ANSI/IEEE Std 1076--1987. Данный стандарт часто называют VHDL'87. Затем язык был усовершенствован, новый стандарт ANSI/IEEE Std 1076--1993 (стандарт VHDL'93) появился в 1993 г. Язык VHDL развивается, ему посвящаются международные конференции, выходят научные журналы, в которых изучаются проблемы использования VHDL. Он стал языком разработки международных проектов, в том числе осуществляемых с помощью всемирной компьютерной сети Internet. Знакомство с этим языком необходимо для эффективной работы по созданию самой разнообразной электронной аппаратуры на современной элементной базе сверхбольших интегральных схем.

Данная книга предназначена для первоначального ознакомления с языком VHDL. Приводимые в ней определения синтаксических конструкций языка ориентируются на стандарт VHDL'93. В приложении дается синтаксис стандарта VHDL'93. Основной упор в книге делается на применение языка VHDL на этапах алгоритмического и логического проектирования цифровых систем, она оказалась незаменимой при начальном изучении языка VHDL студентами Белгосуниверситета (специализация "Математическая электроника") и студентами факультета компьютерного проектирования Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники. При написании книги за основу был взят материал лекционных курсов, читаемых автором в этих вузах на протяжении ряда лет. В конце каждой главы даются вопросы, задачи и упражнения для самостоятельной работы. Книга будет полезна как для студентов и аспирантов соответствующих специальностей, так и для специалистов, занимающихся разработкой электронной аппаратуры с помощью средств САПР.

Данное третье издание книги пополнено пятой главой, содержащей методические материалы, взятые из практики преподавания языка VHDL в университетах.


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.