Calculatoare Numerice

Laborator 1 CNI

1. Utilizarea mediului ActiveHDL pentru proiectarea, simularea si implementarea

structurilor de calculatoare numerice

2. Prezentarea machetei de laborator cu circuitul hardware reconfigurabil FPGA

Spartan 3 XC3S400FG456

Obiectiv: Laboratorul se constituie ca un îndrumar pentru lucrul cu mediul de proiectare,

simulare si implementare ActiveHDL pentru structuri de calculatoare numerice. Tot aici

se va gasi si o prezentare a machetei de laborator care va fi folosita la implementari cu

descrierea pinilor utilizati.

Atragem atentia ca toate etapele prezentate în acest laborator vor fi utilizate si în celelalte

laboratoare deci este esentiala întelegerea acestora. Parcurgerea etapelor pentru

proiectarea, simularea si implementarea circuitelor este obligatorie exact în ordinea în

care sunt prezentate în cele ce urmeaza. Orice abatere de la aceasta ordine va avea drept

urmare aparitia unor erori structurale sau functionale.

Desfasurarea lucrarii: Proiectarea unor circuite care sa fie apoi implementate pe

structuri hardware reconfigurabile, de tipul FPGA, se face prin utilizarea unor medii

speciale de proiectare. De regula, fiecare fabricant de circuite reconfigurabile furnizeaza

si propriile instrumente software de sinteza si de implementare. Mediul de proiectare,

simulare, implementare ActiveHDL realizat de firma Aldec permite selectarea

instrumentelor software pentru sinteza si implementarea circuitelor logice în functie de

fabricant, astfel încât acesta poate lucra cu o clasa foarte mare de circuite reconfigurabile.

De asemenea acesta are trei metode prin care poate descrie circuitele logice: prin limbaj

de descriere hardware, prin editarea schematica a circuitului sau prin masini de stare,

pentru circuitele secventiale.

Dupa descrierea circuitului mediul ActiveHDL permite simularea comportamentului în

timp a acestuia, astfel încât este posibila verificarea corectitudinii circuitului descris

înainte ca acesta sa fie procesat pentru implementarea în FPGA.

Sinteza si implementarea sunt etapele care permit configurarea circuitului reconfigurabil

selectat. Functionarea acestuia se testeaza folosind machetele de laborator.

Toate etapele prezentate mai sus vor fi parcurse de-a lungul laboratoarelor pentru

proiectarea unor arhitecturi de structuri de calculatoare numerice, simularea

comportamentului acestora si implementarea lor.

O parte din etapele prezentate în continuare se vor referi la un exemplu de circuit: dar

pasii parcursi, asa cum am amintit, sunt universali valabili, indiferent de tipul circuitului.

Obiectivul este proiectarea unui sumator complet pe un bit, folosind editorul schematic

din ActiveHDL. Apoi se doreste simularea acestuia si în ultima faza implementarea

acestuia pe macheta pentru a se observa functionarea sa. Se vor citii fazele expuse în cele

ce urmeaza si apoi se vor particulariza pentru sumator.

Crearea unui spatiu de lucru si a unui proiect pentru descrierea circuitului,

simulare si implementare

1. Din meniul File se selecteaza New – Workspace. Se scrie numele proiectului si se

salveaza pe discul D în directorul CN. Salvarea în alta locatie poate avea drept

urmare nerularea corecta în pasii urmatori proiectarii! Ramâne bifata

optiunea Add New Design to Workspace.

2. În fereastra NewDesignWizard se selecteaza Create an empty design

3. În fereastra aparuta se vor selecta Synthesis tool, Implementation tool si default

family ca în figura de mai jos. Acesta sunt setarile care corespund cu tipul de

circuit FPGA care se afla pe machetele din laborator.

4. Se tasteaza apoi numele proiectului care se va dori sa se creeze.

5. În ultima fereastra se va apasa Finish. În acest moment a fost creat un proiect gol

în care se vor adauga fisiere (deja existente sau nou create)