Prozessorentwurf mit VHDL

Prozessorentwurf mit VHDL

by Dieter Wecker
Released June 2018
Publisher(s): De Gruyter Oldenbourg
ISBN: 9783110582833

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Book description

Der Entwurf eines 12-Bit-Mikroprozessors mit der Hardware-Beschreibungssprache VHDL steht im Mittelpunkt dieses Buches. Dazu werden verschiedene VHDL-Modelle erstellt und die Synthese-Ergebnisse miteinander verglichen.

Für den VHDL-Entwurf ist es wichtig, sich mit dem Source-Code vertraut zu machen. Daher wird für alle Modelle der zugehörige Source-Code ausführlich behandelt, wobei Grundkenntnisse in VHDL vorausgesetzt werden.

Die Entwürfe wurden mit einer CAD (Computer Aided Design)-Entwicklungs-Software erstellt, die kostenlos aus dem Internet heruntergeladen werden kann.

Mit Hilfe der vermittelten Grundlagen kann der Leser eigene VHDL-Modelle entwickeln.

Die Prozessor-Entwürfe wurden mit FPGAs (Field Programmable Gate Array) realisiert. Damit wird der Anwender in die Lage versetzt, Prototypen für bestimmte Anwendungen zu erstellen.

Das Buch richtet sich vor allem an Studierende der Fachrichtungen Informatik und Elektrotechnik.

Table of contents

  1. Cover
  2. Titelseite
  3. Impressum
  4. Vorwort
  5. Inhalt
  6. 1 Grundlagen
    1. 1.1 Einleitung
    2. 1.2 Entwurfsmethoden für digitale Systeme
    3. 1.3 Definition der Schnittstellen für die Subsysteme
    4. 1.4 Simulation und Synthese mit VHDL
  7. 2 Das 12-Bit-Mikroprozessor-System (MPU12_S)
    1. 2.1 Entwurf eines 12-Bit-Mikroprozessors
      1. 2.1.1 Bestimmung der Befehlsphasen
      2. 2.1.2 Protokolle für die Ein- und Ausgabe-Einheiten
    2. 2.2 Realisierung des 12-Bit-Mikroprozessors MPU12
      1. 2.2.1 Entwurf des 12-Bit-Operationswerkes
      2. 2.2.2 Entwurf des Steuerwerkes für die MPU12
    3. 2.3 Modellierung der 12-Bit-Mikroprozessor-Systeme
  8. 3 Modellierung des 12-Bit-Mikroprozessor-Systems(1)
    1. 3.1 VHDL-Code für das System MPU12_S1
    2. 3.2 VHDL-Code für den Mikroprozessor MPU12_1
    3. 3.3 VHDL-Modell für den RAM-Speicher
    4. 3.4 VHDL-Code für den Frequenzteiler(1)
    5. 3.5 VHDL-Modell für das 12-Bit-Steuerwerk(1)
    6. 3.6 VHDL-Modell für das 12-Bit-Operationswerk(1)
      1. 3.6.1 VHDL-Modelle für getaktete D-Flip-Flops
      2. 3.6.2 VHDL-Modelle für n-Bit-Register
      3. 3.6.3 VHDL-Code für das 12-Bit-Master-Slave-Register(1)
      4. 3.6.4 VHDL-Code für das 12-Bit-Register-Stack(1)
      5. 3.6.5 VHDL-Code für den 12-Bit-Programmzähler(1)
      6. 3.6.6 VHDL-Modelle für Multiplexer
      7. 3.6.7 VHDL-Code für den 12-Bit-Tri-State-Treiber(1)
      8. 3.6.8 VHDL-Code für ODER-, UND-, INV-Glieder
    7. 3.7 VHDL-Modell für die 12-Bit-Akkumulator-Einheit(1)
      1. 3.7.1 VHDL-Code für die n-Bit-ALU-Einheit
      2. 3.7.2 VHDL-Code für das n-Bit-Universal-Register
      3. 3.7.3 VHDL-Code für den 12-Bit-Komparator
  9. 4 Modellierung des 12-Bit-Mikroprozessor-Systems(2)
    1. 4.1 VHDL-Code für das Mikroprozessor-System MPU12_S2
    2. 4.2 VHDL-Code für den Mikroprozessor MPU12_2
    3. 4.3 VHDL-Code für den Frequenzteiler(2)
    4. 4.4 RAM-Speicher mit IP-Core-Generator
    5. 4.5 VHDL-Modell für das 12-Bit-Steuerwerk(2)
    6. 4.6 VHDL-Modell für das 12-Bit-Operationswerk(2)
      1. 4.6.1 VHDL-Code für das 12-Bit-Master-Slave-Register(2)
      2. 4.6.2 VHDL-Code für den 12-Bit-Programmzähler(2)
      3. 4.6.3 VHDL-Code für den 12-Bit-Register-Stack(2)
      4. 4.6.4 VHDL-Code für den 12-Bit-Tri-State-Treiber(2)
    7. 4.7 VHDL-Modell für die 12-Bit-Akkumulator-Einheit(2)
      1. 4.7.1 VHDL-Code für die 13-Bit-ALU-Einheit(2)
      2. 4.7.2 VHDL-Code für das 12-Bit-Universal-Register(2)
  10. 5 Modellierung des Mikroprozessor-Systems(3)
    1. 5.1 VHDL-Modell für das 12-Bit-Operationswerk(3)
    2. 5.2 VHDL-Modell für die 12-Bit-Akkumulator-Einheit(3)
  11. 6 Vergleich der Mikroprozessor-Systeme
  12. 7 Testen der 12-Bit-Mikroprozessor-Systeme
    1. 7.1 Simulation mit Hilfe einer Testbench
    2. 7.2 Testen des Mikroprozessor-Systems(1)
      1. 7.2.1 VHDL-Code für das 12-Bit-RAM mit Initialisierung
      2. 7.2.2 Testbench: Funktionale Simulation des Systems MPU12_S1
      3. 7.2.3 Testbench: Timing Simulation des Systems MPU12_S1
    3. 7.3 Testen des 12-Bit-Mikroprozessor-Systems(2)
      1. 7.3.1 Testbench: Funktionale Simulation des Systems MPU12_S2
      2. 7.3.2 Testbench: Timing Simulation des Systems MPU12_S2
  13. 8 Durchführung der Tests mit dem Demo-Board
  14. A Anhang
    1. A.1 Verwendete Entwicklungssoftware (CAD/CAE-Tools)
    2. A.2 Memory-Editor und IP-Core-Generator
    3. A.3 Beispiele für Testprogramme
      1. A.3.1 System MPU12_S1: Testprogramm ER60
      2. A.3.2 System MPU12_S2: Testprogramm UP100
    4. A.4 Testen mit dem Demo-Board
  15. Literatur
  16. Stichwortverzeichnis

Product information

  • Title: Prozessorentwurf mit VHDL
  • Author(s): Dieter Wecker
  • Release date: June 2018
  • Publisher(s): De Gruyter Oldenbourg
  • ISBN: 9783110582833