Trabalho em vhdl

FPGA & VHDL

Tutorial
2009-2

FPGA – Field Programmable Gate Array
Dispositivo lógico contendo uma matriz de:
Células lógicas genéricas
Configuráveis (“programadas”) para desempenhar uma função simples

Chaves programáveis
Interconectam as células segundo uma configuração

Implementação de um projeto:
Especificação da função de cada célula Configuração da conexão de cada chave

Configuração de uma FPGA:
Síntese do projeto Arquivo de configuração enviado para FPGA por cabo Processo feito “em campo” (Field), invés de “em fábrica”

Estrutura Conceitual

Célula Lógica Conceitual
Exemplo: célula baseada em look-up table (LUT) de 3 entradas
Exemplo:

Diagrama conceitual

LUT = a ⊕ b ⊕ c

Exemplos de Arquiteturas Reais

Podem possuir módulos Podem possuir módulos dedicados e mais avançados dedicados e mais avançados (macro células) (macro células)

Algumas Aplicações
Processamento de sinais digitais (DSP) Sistemas embarcados (embedded)
Ex.: Aeroespaciais, de defesa, reconhecimento de voz

Prototipagem de ASICs
Application Specific Integrated Circuit

Computação de alto desempenho – aceleração
Alto paralelismo das FPGAs vs. CPUs
Ex.: clock = 500MHz, 100 instruções de FPU por ciclo

Configuração flexível da precisão dos cálculos de FPU vs. precisão fixa das CPUs Nova área: “Computação Reconfigurável”
Tarefas custosas realocadas do software (CPUs) p/ FPGAs Ex: cálculos de FFT, convolução etc.

Projeto e Programação
Independem do CI:
(1) Projeto do sistema: arquivos VHDL (2) Desenvolvimento do teste

Dependem do CI:
(3) Síntese
Gera componentes genéricos (portas e flipflops)

(3) Implementação
Conexões de E/S do CI com os periféricos

(4) Geração e transferência do arquivo de configuração

Projeto e Programação
1º) Definição do comportamento da FPGA
Projeto esquemático (gráfico) Linguagens de descrição de hardware (HDL – Hardware Description Language)
Descrição formal de circuitos digitais
Operação, design