Bài giảng Thiết kế logic số (VLSI design) - Chương III: Thiết kế các khối số thông dụng (Phần 4)

Nội dung text: Bài giảng Thiết kế logic số (VLSI design) - Chương III: Thiết kế các khối số thông dụng (Phần 4)

1. Thiết kế logic số (VLSI design) Bộ môn KT Xung, số, VXL quangkien82@gmail.com 08/2012 quangkien82@gmail.com 5/23/2021 1/15
2. Mục đích, nội dung Nội dung: Thiết kế các khối nhớ, máy trạng thái hữu hạn Thời lượng: 3 tiết bài giảng Yêu cầu: Sinh viên có sự chuẩn bị sơ bộ trước nội dụng bài học. quangkien82@gmail.com 5/23/2021 2/15
3. ROM CLK CS OE t i b - ADDRESS ADDR_deco N der x M DATA_OUT quangkien82@gmail.com 5/23/2021 3/15
4. RAM CLK WE CS OE t i b - ADDRESS ADDR_deco N der x DATA_IN M DATA_OUT Thành phần gây trễ chủ chốt ? Decoder quangkien82@gmail.com 5/23/2021 4/15
5. MEMORY DECODER Nhiệm vụ, trỏ đúng địa chỉ ô nhớ cần truy cập!!! Đặc điểm: Tốc độ tỷ lệ thuận với dung lượng!!! 0 1 Đánh giá tài nguyên và tốc ADDR độ decoder cấu trúc RAM DECODER 1D kích thước 8*8 = 64? M*N Tài nguyên = (M*N)*log2(M*N) = 384cổng Độ trễ = log2(M.N) = 6 levels quangkien82@gmail.com 5/23/2021 5/15
6. MEMORY DECODER Đánh giá tài nguyên và tốc độ decoder cấu trúc RAM 2D kích thước 8*8? ADDR DECODER 0 1 N-1 N N+1 2N-1 ADDR DECODER (M-1)*N (M-1)*N+1 M*N-1 Tài nguyên = M*log2(M) + N*log2(N) + M*N = 112 Độ trễ = cổng 1 + Max (log2(N), log2(M) = 4 levels quangkien82@gmail.com 5/23/2021 6/15
7. FIFO- First In First Out Ứng dụng - Khối đệm truyền nhận - Đồng bộ hóa các miền làm việc với clock khác nhau Ưu điểm so với RAM thông thường? - Đơn giản khi sử dụng (không có cổng địa chỉ) Nhược điểm ? - Khó thiết kế - Không truy cập được dữ liệu ngẫu nhiên quangkien82@gmail.com 5/23/2021 7/15
8. FIFO (Based on Dual Port RAM) WRITE DATA_IN FIFO_WRITE WP CHANEL A (WP counter) M A R t r t i o b p - - l N a x u D M READ DATA_OUT FIFO_READ RP CHANEL B (RP counter) FIFO_STATE (DataCNT) FIFO_EMPTY FIFO_FULL quangkien82@gmail.com 5/23/2021 8/15
9. FIFO OPERATON Reset: RP = 0, WP = 0, dataCNT = 0 WRITE: RP = RP, WP = WP + 1, dataCNT = dataCNT + 1 quangkien82@gmail.com 5/23/2021 9/15
10. FIFO OPERATON READ: RP = RP+1, WP = WP, dataCNT = dataCNT -1 quangkien82@gmail.com 5/23/2021 10/15
11. FIFO OPERATON READ, WRITE: RP = RP+1, WP = WP +1, dataCNT = dataCNT quangkien82@gmail.com 5/23/2021 11/15
12. FIFO OPERATON READ: RP = RP+1, WP = WP dataCNT = dataCNT - 1 quangkien82@gmail.com 5/23/2021 12/15
13. LIFO – Last In First Out Ứng dụng - Stack 8 7 6 5 4 TOP POINTER 3 2 1 0 quangkien82@gmail.com 5/23/2021 13/15
14. FSM-UART Giao thức UART IDLE START DATA PARITY STOP IDLE RX Tbraud Bit counter x 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 SAMPLE ONE BIT RECEIVING RX Sample counter 13 14 15 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0 1 quangkien82@gmail.com 5/23/2021 14/15
15. FSM-UART (simple) Mọi mạch dãy đều là một FSM IDLE CNT16 = 8 and RX = 1 CNT_BIT = 8 RX = 0, Rx_Reg = 1 START FRAME RECEIVE DETECTOR DATA CNT16 = 8 and RX = 0 quangkien82@gmail.com 5/23/2021 15/15
16. UART structure Khối thiết kế UART SAMPLE COUNTER BIT COUNTER (CNT) (CNT_BIT) CLK CLOCK DIVIDER CLK16 CNT CNT_BIT RESET RESET ENABLE ENABLE RESET FSM (FINITE STATE MACHINE) RX_REG RX_REG Rx RECEIVE_REG SHIFT_ENABLE DATA REG LOAD LEDs quangkien82@gmail.com 5/23/2021 16/15
17. Trắc nghiệm Câu 1: Thành phần nào trong khối nhớ gây trễ chủ yếu? A.Các ô nhớ B. Khối giải mã địa chỉ. C. Khối xử lý thông tin điều khiển D.Trễ lớn nhất với thao tác đọc dữ liệu quangkien82@gmail.com
18. Trắc nghiệm Câu 2: Kiến trúc mảng nhớ dạng 2D, 3D có các ưu điểm là: A. Tăng tốc cho khối giải mã địa chỉ B. Giảm kích thước tổng cho phần giải mã địa chỉ C. Giúp cho các thao tác truy cập sẽ chính xác hơn. D. Giúp cho thao tác đọc dữ liệu không bị xung đột với thao tác ghi dữ liệu. quangkien82@gmail.com
19. Trắc nghiệm Câu 3: Khối nhớ FIFO được xây dựng trên cơ sở các khối nhớ nào A. Khối ROM B. Khối RAM C. Khối RAM 2D D. Khối Dual-port RAM quangkien82@gmail.com
20. Trắc nghiệm Câu 4: Bản chất của các khối điều khiển trong FIFO là gì? A. Khối trừ và khối dịch B. Khối nhớ (thanh ghi) C. Khối đếm D. Khối dịch các giá trị địa chỉ. Chương III: Thiết kế các khối số thông dụng quangkien82@gmail.com
21. Trắc nghiệm Câu 5: Máy trạng thái có vai trò gì trong khối thiết kế số? A. Là khối thiết kế bắt buộc trong mỗi khối thiết kế số. B. Thực thi vai trò là khối điều khiển trong khối thiết kế C. Là sơ đồ liệt kê các trạng thái và sự chuyển đổi trạng thái của một khối thiết kế D. Là khối mạch dãy trong thiết kế khối mạch số tuần tự. Chương III: Thiết kế các khối số thông dụng quangkien82@gmail.com