Giáo trình Ngôn ngữ mô tả phần cứng Verilog: Phần 1

Giáo trình Ngôn ngữ mô tả phần cứng Verilog: Phần 1 cung cấp cho người học những kiến thức như: Dẫn nhập thiết kế hệ thống số với Verilog; Qui ước về từ khóa; Loại dữ liệu trong Verilog; Biểu thức. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Ngôn ngữ mô tả phần cứng Verilog: Phần 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHTRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN --------------oOo-------------- Giáo trìnhNGÔN NGỮ MÔ TẢ PHẦN CỨNG VERILOG Biên soạn: TS. Vũ Đức Lung ThS. Lâm Đức Khải Ks. Phan Đình Duy 2012 Lời nói đầu Ngày nay, khi mạch thiết kế với hàng triệu cổng logic được tích hợptrong một con Chip thì việc thiết kế mạch và đi dây kết nối bằng tay trở nênbất khả thi, chính từ lí do đó một khái niệm ngôn ngữ có mức độ trừu tượngcao dùng để mô tả thiết kế phần cứng được ra đời, đó chính là Verilog.Cùng với sự ra đời của ngôn ngữ mô tả phần cứng Verilog là hàng loạt cáccông cụ EDA (Electronic Design Automation) và CAD (Computer AidedDesign) đã giúp cho những kĩ sư thiết kế phần cứng tạo nên những conChip có độ tích hợp rất cao, tốc độ siêu việt và chức năng đa dạng. Giáo trình Ngôn ngữ mô tả phần cứng Verilog nhằm giúp sinh viêntrang bị kiến thức về thiết kế vi mạch. Giáo trình tập trung vào mảng thiếtkế các mạch số với mạch tổ hợp và mạch tuần tự. Giáo trình cũng giới thiệuvề các bước cần thực hiện trong quá trình thiết kế vi mạch từ việc mô tảthiết kế, kiểm tra, phân tích cho đến tổng hợp phần cứng của thiết kế. Giáo trình Ngôn ngữ mô tả phần cứng Verilog dùng cho sinh viênchuyên ngành Kĩ thuật máy tính và sinh viên các khối điện tử. Để tiếp nhậnkiến thức dễ dàng, sinh viên cần trang bị trước kiến thức về thiết kế số vàhệ thống số. Giáo trình này được biên dịch và tổng hợp từ kinh nghiệm nghiên cứugiảng dạy của tác giả và ba nguồn tài liệu chính: IEEE Standard for VerilogHardware Description Language, 2006; Verilog Digital System Design,Second Edition, McGraw-Hill; The Complete Verilog Book, VivekSagdeo, Sun Micro System, Inc. Nhằm cung cấp một luồng kiến thức mạch lạc, giáo trình được chia ralàm 9 chương: Chương 1: Dẫn nhập thiết kế hệ thống số với Verilog. Chương này sẽgiới thiệu lịch sử phát triển của ngôn ngữ mô tả phần cứng Verilog, bêncạnh đó một qui trình thiết kế vi mạch sử dụng ngôn ngữ mô tả phần cứngVerilog cũng được trình bày cụ thể ở đây. Chương 2: Trình bày các từ khóa được sử dụng trong môi trường mô tảthiết kế bởi Verilog. Chương 3: Trình bày các loại dữ liệu được sử dụng trong thiết kế mạchbởi Verilog, gồm hai loại dữ liệu chính đó là loại dữ liệu net và loại dữ liệubiến. Chương 4: Trình bày các toán tử cũng như các dạng biểu thức được hỗtrợ bởi Verilog. Chương 5: Giới thiệu cấu trúc của một thiết kế, phương thức sử dụngthiết kế con. Chương 6: Trình bày phương pháp thiết kế sử dụng mô hình cấu trúc,trong phương thức này, module thiết kế được xây dựng bằng cách gọi cácmodule thiết kế nhỏ hơn và kết nối chúng lại. Chương 7: Trình bày phương thức thiết kế sử dụng mô hình RTL bởiphép gán nối tiếp và mô hình hành vi sử dụng ngôn ngữ có tính trừu tượngcao tương tự như ngôn ngữ lập trình. Phần thiết kế máy trạng thái sử dụngmô hình hành vi cũng được nêu ra trong chương này. Chương 8: Trình bày phương pháp thiết kế và sử dụng tác vụ và hàm. Chương 9: Giới thiệu các phương pháp kiểm tra chức năng của thiết kế. Do thời gian cũng như khối lượng trình bày giáo trình không cho phéptác giả đi sâu hơn về mọi khía cạnh của thiết kế vi mạch như phân tích địnhthời, tổng hợp phần cứng. Để có được những kiến thức này độc giả có thểtham khảo trong các tài liệu tham khảo mà giáo trình này đã cung cấp. Mặc dù nhóm tác giả đã cố gắng biên soạn kỹ lưỡng tuy nhiên cũngkhó tránh khỏi những thiếu sót. Nhóm tác giả mong nhận được những đónggóp mang tính xây dựng từ quí độc giả nhằm chỉnh sửa giáo trình hoànthiện hơn.Chương 1. Dẫn nhập thiết kế hệ thống số với Verilog Chương 1. Dẫn nhập thiết kế hệ thống số với Verilog Khi kích thước và độ phức tạp của hệ thống thiết kế ngày càng tăng,nhiều công cụ hỗ trợ thiết kế trên máy tính (CAD) được sử dụng vào quátrình thiết kế phần cứng. Thời kì đầu, những công cụ mô phỏng và tạo raphần cứng đã đưa ra phương pháp thiết kế, kiểm tra, phân tích, tổng hợp vàtự động tạo ra phần cứng một cách phức tạp. Sự phát triển không ngừngcủa những công cụ thiết kế một cách tự động là do sự phát triển của nhữngngôn ngữ mô tả phần cứng (HDLs) và những phương pháp thiết kế dựa trênnhững ngôn ngữ này. Dựa trên những ngôn ngữ mô tả phần cứng (HDLs),những công cụ CAD trong thiết kế hệ thống số được phát triển và đượcnhững kĩ sư thiết kế phần cứng sử dụng rộng rãi. Hiện tại, người ta vẫnđang tiếp tục nghiên cứu để tìm ra những ngôn ngữ mô tả phần cứng tốthơn. Một trong những ngôn ngữ mô tả phần cứng được sử dụng rộng rãinhất đó là ngôn ngữ Verilog HDL. Do được chấp nhận rộng rãi trong ngànhcông nghiệp thiết kế số, Verilog đã trở thành một kiến thức được đòi hỏip ...