Правительство Российской Федерации Московский институт электроники и математики Научно-исследовательского университета "Высшая школа экономики" Факультет Информационных технологий и вычислительной техники Кафедра Вычислительные системы и сети Программа дисциплины «Язык VHDL» для направления 230100.01 «Информатика и вычислительная техника» подготовки специалиста Автор программы доцент, к.т.н. В.В.Ерохин verokhin@hse.ru Одобрена на заседании кафедры вычислительных систем и сетей «___»____________ 2012 г Зав. кафедрой А.В. Вишнеков Москва 1. Цели и задачи дисциплины Цель преподавания дисциплины – освоение студентами методики решения задач проектирования цифровой аппаратуры на компьютере с использованием языков проектирования аппаратуры - HDL. В качестве базового языка HDL в курсе используется язык VHDL. Задачи преподавания дисциплины: ознакомление с современным маршрутом проектирования цифровых схем; изучение языка проектирования аппаратуры VHDL; изучение типовых подходов к проектированию цифровых схем; Дисциплина связана с предшествующей ей дисциплиной "Прикладная теория цифровых автоматов". Предполагается наличие у студентов представлений об основных цифровых устройствах. 2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины После изучения курса студент должен 1. Знать и уметь использовать Маршрут проектирования цифровых интегральных схем; методы проектирования цифровых устройств; 2. Иметь опыт разработки, отладки, тестирования, верификации цифровых устройств (объем – до 1000 строк); работы в средах проектирования цифровых устройств; 3. Объем дисциплины и виды учебной деятельности Вид учебной работы Общая трудоемкость дисциплины Аудиторные занятия: Лекции (Л) Практические занятия (ПЗ) Семинары Лабораторные работы (ЛР) Курсовой проект (КП) или работа (КР) Самостоятельная работа: Расчетно-графические работы Реферат Дом. задания (ДЗ) и др. Вид итогового контроля (зачет, экзамен) 2 Семестры Всего часов 1 34 34 34 34 – 68 – 68 – – зачет 2 4. Содержание дисциплины 4.1. Содержание разделов дисциплины 1. Методы разработки цифровой аппаратуры – 2 час. Традиционный подход, его недостатки Подход на основе языков проектирования аппаратуры Языки проектирования аппаратуры – VHDL, Verilog, System С и другие 2. Маршрут проектирования цифровых устройств – 6 час. Основные термины и определения: CФ – блок, поведенческие и синтезабельные модели, модель уровня регистровых передач и пр. Современные средства проектирования: системы моделирования, верификации и синтеза Основные принципы дискретного моделирования Маршрут проектирования цифровых схем: разработка модели уровня регистровых передач, отладка и верификация модели, синтез, моделирование устройства на ПЛИС 3. Введение в язык описания аппаратуры – 12 час. Структура описания устройства. Описание цифровой компоненты, поведения, конфигурации. Базовые типы данных. Стандартные типы данных (целый, вещественный, символьный, логический). Средства языка для объявление типов. Базовые операторы. Операторы присваивания. Процессы. Кодирование управляющих структур. Примеры 4. Принципы верификации цифровых устройств. – 2 час. Понятие тестбенча Построение тестбенча, подача тестовых воздействий на устройство Примеры 5. Описание базовых устройств – 6 час. Регистры; Счетчики – асинхронный и синхронный; Мультиплексоры и демультиплексоры; Конечные автоматы – автоматы Мили и Мура 6. Дополнительные средства языка VHDL Процедуры и функции Файлы Перечислимые типы данных Структуры и записи – 4 час. 7. Заключение – 2 час. Поставщики САПР Основные характеристики САПР интегральных схем Synopsys, Cadence, Mentor Graphics и др. Перспективы развития языков проектирования аппаратуры 3 4.3. Понедельный план проведения занятий лекционных и практических (1-й семестр) Неделя Разделы и темы дисциплины 1 2 3 Методы разработки цифровой аппаратуры Маршрут проектирования цифровых устройств Маршрут проектирования цифровых устройств (продолжение) Маршрут проектирования цифровых устройств (продолжение) Введение в язык описания аппаратуры Введение в язык описания аппаратуры (продолжение) Введение в язык описания аппаратуры (продолжение) Введение в язык описания аппаратуры (продолжение) Введение в язык описания аппаратуры (продолжение) Введение в язык описания аппаратуры (продолжение) Принципы верификации цифровых устройств Описание базовых устройств (продолжение) Описание базовых устройств (продолжение) Описание базовых устройств (продолжение) Дополнительные средства языка VHDL Дополнительные средства языка VHDL (продолжение) Заключение 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Лекции (час.) 2 ПЗ (час.) 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 5. Лабораторный практикум № № раздела Наименование лабораторных работ п/п дисциплины 1 2 Знакомство со средой моделирования Active HDL. 2 2 Знакомство со средой моделирования Active HDL. 3 3, 4 Разработка простого устройств. 4 4 Разработка тестбенча. 5 5 Разработка и отладка регистров, работающих по фронту и уровню 6 5 Разработка и отладка счетчика 7 5 Разработка и отладка мультиплексора и демультиплексора 8 5 Разработка и отладка автомата Мили 9 5 Разработка и отладки автомата Мура 10 6 Использование процедур и функций 11 6 Использование процедур и функций (продолжение) 12 6 Использование перечислимых типов данных 13 6 Проектирование сложных устройств 14 6 Проектирование сложных устройств (продолжение) 15 6 Проектирование сложных устройств (продолжение) 16 6 Проектирование сложных устройств (продолжение) 17 6 Зачетное занятие 4 6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины 6.1. Рекомендуемая литература а) Основная литература 1. Бибило П.Н. Основы языка VHDL- М.: “СОЛОН-Пресс”, 2002 2. Бибило П.Н. Системы высокоуровневого проектирования СБИС на основе языка VHDL - М.: “СОЛОН-Пресс”, 2004 2. Поляков А. К. Языки VHDL и VERILOG в проектировании цифровой аппаратуры - М.: Солон-Пресс 2003г., 313 стр. ISBN: 5-98003-016-6 б) Дополнительная литература 6.2. Средства обеспечения дисциплины Система моделирования Active HDL с встроенным on-line справочником 7. Материально-техническое обеспечение дисциплины Специализированный сетевой компьютерный класс на базе IBM-совместимых персональных компьютеров 8. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины 5 Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования, специальность – 23.01.01.65 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети». Программу составил(и) к.т.н, доцент В.В. Ерохин Настоящая рабочая программа рассмотрена на заседании (методическом семинаре) кафедры « » 200 г. протокол № и рекомендована к применению в учебном процессе. Зав. кафедрой «Вычислительная техника» докт. техн. наук профессор « » С.А. Митрофанов 200 г. Срок действия программы продлен на: 200 /200 уч.год 200 /200 уч.год 200 /200 уч.год 200 /200 уч.год С.А. Митрофанов (подпись) (Ф.И.О. зав. кафедрой) (подпись) (Ф.И.О. зав. кафедрой) (подпись) (Ф.И.О. зав. кафедрой) 6