Funktionaler Entwurf Digitaler Schaltungen: Methoden Und Cad-Techniken

ISBN-13: 9783540567882 / Niemiecki / Miękka / 1993 / 285 str.

Bernhard Eschermann

Opis

Diese Einfuhrung in den funktionalen Entwurf digitaler Schaltungen behandelt Methoden zum Logik-, Steuerwerks- und Datenpfadentwurf sowie die Implementierung solcher Entwurfe in integrierten Schaltungen. Ausserdem deckt sie die wesentlichen Aspekte ab, die fur das Verstandnis, den Einsatz und die Entwicklung entsprechender CAD-Werkzeuge wichtig sind. Das weiterfuhrende Lehrbuch wendet sich in erster Linie an Studierende der Informatik und der Elektrotechnik; ausser dem im Grundstudium aller Elektrotechnik- und Informatik-Fachbereiche vermittelten Wissen setzt es keine speziellen Grundkenntnisse voraus. Zugleich ist es fur Entwickler von integrierten Schaltungen und von Entwurfswerkzeugen interessant, die einen Uberblick uber die Ansatze zur Automatisierung des funktionalen Entwurfs gewinnen wollen. Die Darstellung ist mit einer Vielzahl von Beispielen illustriert, Zusammenhange werden in tabellarischen und graphischen Ubersichten verdeutlicht. Ubungsaufgaben am Ende der Kapitel ermoglichen die Uberprufung des Verstandnisses, Hinweise auf weiterfuhrende Literatur die Vertiefung der Stoffgebiete."

Spis treści

1 Einleitung.- 1.1 Entwicklung der Integrationstechnik.- 1.2 Motivation der Entwurfsautomatisierung.- 1.3 Entwurfsaufgaben.- 2 Zielstrukturen und -technologien.- 2.1 Realisierungsalternativen.- 2.1.1 Halbleitertechnologien.- 2.1.2 Grundlagen der CMOS-Technik.- 2.1.3 Fertigungsstrukturen.- 2.1.4 Systemintegration.- 2.2 Vollkunden-Entwürfe.- 2.2.1 Einführung in den Layoutentwurf.- 2.2.2 Statisches CMOS.- 2.2.3 Switch-Logik und Speicherelemente.- 2.2.4 CMOS-Alternativen.- 2.2.5 Reguläre Layout-Strukturen.- 2.2.6 Allgemeines zum Vollkunden-Entwurf.- 2.3 Anwendungsspezifische Entwürfe.- 2.3.1 Standardzellen.- 2.3.2 Makrozellen.- 2.3.3 Gate-Arrays und Sea-of-Gates.- 2.3.4 Allgemeines zum ASIC-Entwurf.- 2.4 Anwenderprogrammierbare Schaltungen.- 2.4.1 Speicherbausteine.- 2.4.2 Programmierbare logische Felder (PLDs).- 2.4.3 Programmierbare Logikbausteine (PGAs).- 2.4.4 Allgemeines zu programmierbaren Schaltungen.- 2.5 Übungsaufgabe.- 3 Theoretische Grundlagen.- 3.1 Grundlagen aus der Graphentheorie.- 3.2 Grundlagen aus der Algebra.- 3.3 Grundlagen aus der Logik.- 3.3.1 Boolesche Funktionen.- 3.3.2 Funktionsdarstellung mit Würfeln.- 3.3.3 Funktionsdarstellung mit Graphen.- 3.4 Grundalgorithmen.- 3.4.1 Komplexitätsklassen.- 3.4.2 Aufteilungsprobleme.- 3.4.3 Überdeckungsprobleme.- 3.4.4 Graphenprobleme.- 3.4.5 Mehrzieloptimierung.- 3.5 Übungsaufgaben.- 4 Logikentwurf.- 4.1 Aufgabenstellung.- 4.1.1 Zweck des Logikentwurfs.- 4.1.2 Optimierungsziele.- 4.1.3 Formalisierung.- 4.2 Synthese zweistufiger Logik.- 4.2.1 Exakte Minimierung.- 4.2.2 Minimierung monotoner Funktionen.- 4.2.3 Einfache heuristische Minimierung.- 4.2.4 Iterative heuristische Minimierung.- 4.3 Synthese mehrstufiger Logik.- 4.3.1 Überblick.- 4.3.2 Boolesche Netze.- 4.3.3 Faktorisierung.- 4.3.4 Division und Kerne.- 4.3.5 Minimierungsalgorithmen.- 4.3.6 Interne don’t cares.- 4.3.7 Globale Minimierung.- 4.4 Technologieanpassung.- 4.4.1 Zellenbasierte Entwürfe.- 4.4.2 Programmierbare Logikbausteine.- 4.5 Analyse kombinatorischer Schaltungen.- 4.5.1 Logische Entwurfsanalyse.- 4.5.2 Zeitliche Entwurfsanalyse.- 4.5.3 Fertigungstest.- 4.6 Übungsaufgaben.- 5 Steuerwerksentwurf.- 5.1 Grundstrukturen sequentieller Schaltungen.- 5.1.1 Synchrone integrierte Schaltwerke.- 5.1.2 Zerlegung und Zusammenschaltung von Schaltwerken.- 5.1.3 Steuerwerksstrukturen.- 5.2 Entwurfsablauf.- 5.2.1 Strukturoptimierung.- 5.2.2 Optimierte Synthese.- 5.3 Schnittstellenoptimierung.- 5.3.1 Symbolische und mehrwertige Variablen.- 5.3.2 Eingabecodierung.- 5.3.3 Ausgabecodierung.- 5.4 Zustandscodierung.- 5.4.1 Allgemeines.- 5.4.2 Optimierungsmöglichkeiten.- 5.4.3 Codierbedingungen.- 5.4.4 Codezuweisung.- 5.5 Zustandsreduktion.- 5.5.1 Vollständig spezifizierte Steuerwerke.- 5.5.2 Unvollständig spezifizierte Steuerwerke.- 5.6 Übungsaufgaben.- 6 Weitere Entwurfswerkzeuge.- 6.1 Datenpfadentwurf.- 6.1.1 Grundbausteine.- 6.1.2 Verhaltensbeschreibung mit Flußgraphen.- 6.1.3 Scheduling, Allokation und Zuweisung.- 6.1.4 Verarbeitungsalternativen.- 6.2 Hardware-Beschreibungssprachen.- 6.2.1 Einführung.- 6.2.2 EDIF.- 6.2.3 VHDL.- 6.3 Entwurfsumgebungen (Frameworks).