Розробка процесорного ядра засобами САПР Quartus II

Література [7, 8, 9, 10, 11].

Мета роботи: вивчення САПР Quartus II для проектування ОС.

Завдання:

З урахуванням сучасної технології SoC розробити на сучасній елементній базі FPGI фрагмент процесорного ядра, що складається з арифметико-логічного пристрою (АЛП) і блоку управління (БУ). Тип блоку управління, арифметичну операцію, яка виконується в АЛП, а також необхідні параметри для проектування функціональних блоків процесорного ядра вибрати з табл. 5 - табл. 12. Побудувати модель розробленого пристрою з допомогою САПР Quartus II. Промоделювати роботу пристрою, дослідити часові параметри і виконати завантаження розробленого пристрою в ПЛІС. Перевірити його працездатність на макеті, для чого передбачити введення вихідних даних і видачу результату на систему індикації макета.

Зміст звіту:

У звіті з лабораторної роботи подати графічну схему фрагмента ОС, розроблену засобами САПР Quartus II (Block Editor). Подати результати синтезу розробленого пристрою в САПР: графічну схему в логічних примітивах САПР (Netlist Viewers), результати розміщення та трасування в мікросхемі (Chip Planner), звіт компілятора про кількість задіяних ресурсів та призначення контактів (Compilation Reports: Instants, Primitives, Pins, Nets, Logic Clouds), звіт часового аналізатора про часові параметри пристрою, результати моделювання у вигляді часових діаграм (Simulation Report).

Таблиця 5. Функціональне призначення АЛП
a 3	a 4	a 2	a 1	f
				, множення першим способом
				, множення другим способом
				, множення третім способом
				, множення четвертим способом
				, способом ділення із зсувом дільника
				, способом ділення із зсувом залишку
				Z =
				С=А+В, додавання із плаваючою комою
				С=А-В, віднімання із плаваючою комою
				Пристрій для перетворення чисел з десяткової системи числення в двійкову
				Пристрій для перетворення чисел з двійкової системи числення в десяткову
				Обчислення функції
				Обчислення функції
				Обчислення функції
				Обчислення функції
				Обчислення функції

Таблиця 6. Вихідні дані до проектування БМУ
a 4	a 2	Спосіб адресації мікрокоманд	Структура ПМК	Ємність ПМК (слів)	Використати зону β 4 для перевірки слова МК
		примусовий	лінійна		на непарність
		примусовий	матрична	на парність
		відносна	лінійна	на непарність
		на парність
Спосіб мікропрограмування – горизонтальний;
Забезпечити занесення початкової адреси мікроалгоритму в регістр адреси мікрокоманд.

Таблиця 7. Вихідні дані до проектування БМУ
a 6	a 5	a 4	Тривалість мікрооперації підсумовування	Початкова адреса мікропрограми
				18 h
				0 ah
				06 h
				0 eh
				13 h
				07 h
				11 h
				0 bh

Таблиця 8. Вихідні параметри для проектування блоку множення
a 6	a 2	a 1	Спосіб множення	Розрядність операндів

Таблиця 9. Вихідні дані до проектування блоку ділення та обчислення кореня
	a 1	Операція	a 6	Розрядність операндів
		, способом ділення із зсувом дільника
		, способом ділення із зсувом залишку
		Z =
		Z = X ^2
* – під час виконання операцій всі аргументи є правильними додатними дробами Y = 0, y 1 y 2… yn та X = 0, x 1 x 2… xn, причому Y < X.

Таблиця 10. Вихідні дані до проектування пристрою перетворення чисел
a 1	Операція	a 6	Кількість двійкових тетрад	a 3	Розрядність двійкового числа
	перетворення з десяткової системи числення в двійкову
	перетворення з двійкової системи числення в десяткову

Таблиця 11. Вихідні дані до проектування пристрою для виконання обчислень із плаваючою комою
a 1	Операція	a 6	a 0	Операнди	a 3	Код
	С=А+В			А > 0; B > 0		ДК
		А < 0; B > 0
	С=А-В			А < 0; B < 0		ЗК
		А > 0; B < 0

Таблиця 12. Вихідні дані до проектування пристрою для виконання обчислень із плаваючою комою
a 6	Розрядність порядку	a 3	a 2	Розрядність мантиси

Контрольні запитання:

1. Навести основні функції САПР Quartus II, основні структурні складові.

2. Основні етапи проектування в САПР Quartus II.

3. Структура проекту САПР Quartus II. Створення файлів верхнього рівня проекту. Етапи графічного проектування.

4. Етапи компіляції. Перегляд результатів компіляції.

5. Моделювання в САПР Quartus II. Виконання, налаштування, перегляд результатів.

6. Структура бібліотеки вбудованих функціональних елементів Quartus II.

7. Призначення мегафункцій. Навести основні етапи проектування власної мегафункції, на основі вбудованих мегафункцій САПР Quartus II. Дати пояснення на простому прикладі.

8. Етапи створення блоків пам’яті в САПР Quartus II. Створення файлу ініціалізації пам’яті.

Дата добавления: 2015-04-25