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SCE 0110 -Elementos de Lógica Digital I

Prof. Dr. Vanderlei Bonato

Contextualização e Conceitos de Projeto

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Tópicos da Aula de Hoje

• Por que estudar elementos de lógica digital?

• Fluxo de desenvolvimento de circuitos digitais

• Introdução ao FPGA– Ferramentas EDA (Electronic Design Automation)

/CAD (Computer Aided Design)

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3/8/2011 4 (VA

HID

; GIV

AR

GIS

, 200

2)

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Wafer de silício para fabricação de circuitos integrados (chips)

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Estimativa da evolução da tecnologia

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Processos usados pela Intel• Densidade dos chips na ordem de bilhões de

transistores graças ao constante avanço da tecnologia

• Intel® Itanium® com 2 bilhões de transistores

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Sistema de hardware digital de um computador (parte 1:2)

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Sistema de hardware digital de um computador (parte 2:2)

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Placa de circuito impresso de uma máquina NUMA

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Processo de desenvolvimento tradicional

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Fluxo de desenvolvimento de circuitos lógicos

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Implementation

Finished PCB

Build prototype

Testing

Correct?

Modify prototype

No

Yes

Minor errors?

Yes

Go to A, B, C, or D in Figure 1.7

No

Passos para implementar uma placa de circuito impresso (Printed Circuit Board – PCB)

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Circuito integrado do tipo FPGA (Field-Programmable Gate Array)

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Tecnologia de FPGA do tipo SRAM

Conexão dos barramentos

Seleção do multiplexador

Geração de funções

São necessários milhões de bits para programar um FPGA de última geração com 681k CLBs e 1760 pinos

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Exemplo de um CLB

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Exemplo de funções implementadas em um CLB

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Modos de programação

FPGA

Sintetizador

Esquemático

VHDL (AHDL) Verilog

EDIF

Linguagem de alto nível

(Handel-C, ..)

Bitstream

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FPGA Altera FPGA Xilinx

Quartus ISE

SOPC Builder

DSP Builder

Parceiros

Platform Studio

System Generator

Matlab/Simulink

SDKNIOS II IDE

Ferramentas EDA (Electronic Design Automation) da Altera e Xilinx

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Parceiros Software para criar sistema Síntese Verificação

Mentor Graphics X X X

Synplicity X X X

Synopsys X X X

Cadence X X

Celoxica X X X

Aldec, Inc. X X

Impulse C X

...

Principais ferramentas EDA de parceiros

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Fábrica Virtual de Circuito Integrado

• http://www.necel.com/v_factory/en/index.html

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Referências Bibliográficas• BROWN, S.; VRANESIC, Z. Fundamentals of Digital

Logic with VHDL Design, McGraw Hill, 2005.• VAHID, F.; GIVARGIS, T. Embedded System Design: A

Unified Hardware/Software Introduction. USA: JohnWiley & Sons, 2002.

• BERGER, A.S. Embedded Systems Design: AnIntroduction to Processes, Tools, & Techniques. USA:CMP Books, 2002.

• WOLF, W. Computers as Components: Principles ofEmbedded Computer System Design. USA: MorganKaufman, 2005.

• BARROS, E.; CAVALCANTE, S.; LIMA, M. E.;VALDERRAMA, C. A. Hardware/Software Co-design:Projetando Hardware e Software Concorrentemente.IME-USP, 2000.