digitales ii - Docentes - Universidad Nacional de Colombia

DIGITALES II
Ing. Hugo Fdo. Velasco Peña
Profesor Estudiante Auxiliar
Universidad Nacional de Colombia
http://www.docentes.unal.edu.co/hfvelascop
Introducción
„
Este curso se centra en el diseño de
sistemas digitales. Mas exactamente
pretende mostrar algunas de las técnicas
de diseño que son empleadas para la
solución de algoritmos que son
susceptibles de ser resueltos por medio
de sistemas digitales.
SISTEMAS DIGITALES
„
Un Sistema digital es cualquier dispositivo
destinado a la generación, transmisión,
procesamiento o almacenamiento de señales
digitales.
„
El sistema digital mas conocido es el
computador. El cual ha tenido en las ultimas
décadas un papel primordial en el desarrollo
tecnológico.
COMPUTADOR DIGITAL
Unidad de Control
Procesador o
Unidad Aritmética
Almacenador o
Unidad de Memoria
Dispositivo de E/S
y Control
„
Cada una de las partes es un sistema digital
ALGORITMOS
„
Un algoritmo es un conjunto finito de instrucciones o
pasos que sirven para ejecutar una tarea o resolver un
problema.
„
Cada una de las partes de un sistema o de un
computador digital realiza un proceso que puede ser
descrito como un algoritmo.
„
El estudio de cómo implementar un algoritmo en un
sistema digital , de manera optima, es el objetivo de este
curso.
OBJETIVOS
„
„
„
„
„
„
Diseño e implementación de sistemas digitales
complejos, utilizando Lenguajes de Descripción de
Hardware.
Estudio del lenguaje de descripción de Hardware VHDL.
Fomentar los métodos de diseño sobre circuitos
electrónicos programables.
Estudio de la arquitectura de un procesador.
Proporcionar los conocimientos para comprender las
arquitecturas CISC y RISC, y detectar sus ventajas y
aplicaciones.
Desarrollar fundamentos teóricos que permitan abordar
la teoría y práctica del procesamiento digital.
FPGA
Field Programmable Gate Array.
„ Tambien llamadas LCA (Logic Cell Array).
„
„
Introducidas por Xilinx en 1985.
TIPOS DE ARQUITECTURA
MATRIZ SIMETRICA
„ Xilinx
TIPOS DE ARQUITECTURA
BASADA EN CANALES
„ ACTEL
„ Altera
TIPOS DE ARQUITECTURA
PLD JERARQUICO
„ Altera
„ CPLDs de Xilinx
TIPOS DE ARQUITECTURA
MAR DE PUERTAS
„ ORCA
TECNOLOGIAS DE
PROGRAMACION
TECNOLOGIAS DE
PROGRAMACION
FPGAs basadas en SRAM
„ Xilinx, Inc.
„ Altera Corp.
„ Atmel
„ Lattice Semiconductor
FPGAs basadas en Flash & antifuse
„ Actel Corp.
„ Quick Logic Corp.
CPLD (ARQUITECTURA)
CPLD (BLOQUE LOGICO)
FPGA (XILINX SPARTAN-3)
IOB
CLB DE UNA XILINX SPARTAN3
CLB DE UNA XILINX SPARTAN3
BLOQUES DE MEMORIA
MULTIPLICADORES
INTERCONEXIONES
INTERCONEXIONES
PROGRAMACION
FOOTPRINT
FPGA CYCLONE II DE ALTERA
FPGA CYCLONE II DE ALTERA
FPGA CYCLONE II DE ALTERA
FPGA CYCLONE II DE ALTERA
CPLD (CARACTERISTICAS
MAX7000B DE ALTERA)
FPGA (CARACTERISTICAS
SPARTAN3 DE XILINX)
FPGA (CARACTERISTICAS
VIRTEX-E DE XILINX)
EJEMPLO
2 Four-input function
generators (Look Up
Tables)
1 Three-input function
2 Registers:
„
- Pos. or Neg.
edgetrig.
Synchronous and
asynchr. Set/Reset
Possible functions:
„
any fct of 5 var.
„
two fcts of 4 var. +
„
one fct of 3 var.
„
some fct of 9 var.
EJEMPLO
„
„
„
Implement the following functions on a single CLB of the
XC4000 FPGA
X = A’B’ (C + D)
Y = AK + BK + C’D’K + AEJL
Use look up table F to implement X
„ Use look up table G for AEJL
„ Use F, G and H for Y:
„ Y = K(A+B + C’D’) + AEJL
„
= KX’ + AEJL= KF’+G
EJEMPLO
EJEMPLO