Языки описания схем

Обязательный курс для студентов группы 518/2. Курс проводит Подымов В.В.

Материалы занятий

Здесь будут выкладываться план и слайды занятий по мере их проведения

Блок 1. Небольшое вступление и организационные вопросы.

Блок 2. КМОП-транзисторы: как это работает, и причём тут схемы из функциональных элементов.

Блок 3. Комбинационные схемы.

Блок 4. Последовательные схемы, и немного о тактовом сигнале

Блок 5. Модули. Шины. Регистры. RTL.

Блок 6. Практика: построение последовательных схем.

Блок 7. ASIC и ПЛИС.

Блок 8. Verilog: базовый синтаксис.

Блок 9. Verilog: симуляция.

Блок 10. Практика: Verilog (база).

Блок 11. Что такое процессор. Архитектура системы команд.

Блок 12. Основные функциональные блоки процессора.

Блок 13. Verilog: синтез.

Блок 14. Понятия операционного и управляющего автоматов.

Блок 15. Как спроектировать операционный автомат. Комбинационный управляющий автомат.

Блок 16. Процессор: операционный автомат, комбинационный управляющий автомат.

Условия получения зачёта

Необходимое и достаточное условие получения зачёта - это выполнение большого задания, коротко описываемого так: спроектировать и функционально протестировать процессор на языке Verilog.

Предыдущая версия задания удалена. Эта версия остаётся достаточной для зачёта, однако задание по умолчанию изменилось.

Часть 1

Спроектировать на языке Verilog основные функциональные блоки процессора (блок 12) для модельной архитектуры системы команд (блок 11). Фактическое число ячеек в памяти данных можно выбирать произвольным - достаточным для полноценной наглядной функциональной симуляции.

Достаточное техническое оснащение

Для полноценного выполнения задания курса достаточно иметь компьютер с Linux и установленными на нём (как правило, стандартными) пакетами

• iverilog (компилятор схемных дизайнов) и
• gtkwave (визуализатор диаграмм сигналов).

Допускается (хотя и не поощряется ввиду возможных проблем и неудобств) работа в Windows: достаточно скачать и установить Icarus Verilog, в стандартной комплектации содержащий исполняемые файлы

• iverilog.exe (компилятор схемных дизайнов),
• vvp.exe (средство исполнения скомпилированных дизайнов) и
• gtkwave.exe (визуализатор диаграмм сигналов).

Работа со схемными дизайнами при помощи других средств не возбраняется.

Литература

Основная

• Harris, Harris, Digital Design and Computer Architecture, 2nd Edition, Elseveir, 2013
• Thomas, Moorby, The Verilog Hardware Description Language, 5th Edition, Springer, 2008

Дополнительная

• J. Hennesy, D. Patterson, Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface, 5th Edition, Morgan Kaufmann, 2013
• S. Palnitkar, Verilog HDL, 2nd Edition, 2003
• F. Vahid, Digital Design with RTL Design, VHDL, and Verilog 2nd Edition, Wiley, 2010