ภาษา VHDL
ความซับซ้อนและขนาดของระบบดิจิตอลในปัจจุบันได้เพิ่มมากขึ้นทุกขณะ ส่งผลให้มีการนำคอมพิวเตอร์เพื่อช่วยใน การออกแบบหรือ CAD มาใช้ในขบวนการออกแบบฮาร์ดแวร์เพิ่มขึ้นเช่นกัน อีกทั้งอุปกรณ์และวิธีการ ออกแบบใหม่ๆ ก็ถูกพัฒนาขึ้นมาเพื่อช่วยอำนวยความสะดวกให้กับนักออกแบบมากขึ้นด้วย สำหรับภาษาบรรยายอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ (HDL : Hardware Description Language) ก็เป็นเครื่องมืออย่างหนึ่งที่ได้รับการพัฒนามาอย่างต่อเนื่อง เพื่อช่วยให้การปรับปรุงขบวนการออกแบบระบบดิจิตอลเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ
องค์ประกอบพื้นฐานของ VHDL
รูปแบบพื้นฐานที่ใช้ในการบรรยายถึงองค์ประกอบของ VHDL จะประกอบไปด้วยส่วนกำหนดการเชื่อมต่อ (Interface) และส่วนกำหนดลักษณะเชิงสถาปัตยกรรม (Architecture) ดังแสดงในรูปที่ 5.3 โดยในการบรรยายการเชื่อมต่อจะขึ้น ต้นด้วยคำว่า ENTITY แล้วตามด้วยชื่อขององค์ประกอบจากนั้นตามด้วยคำว่า IS และถัดมาจะเป็นการบรรยายถึงพอร์ต การติดต่อ อินพุท - เอาท์พุท ขององค์ประกอบ ส่วนลักษณะภายนอกอื่น ๆ เช่น เวลา อุณหภูมิก็สามารถรวมเข้าไปในส่วนนี้ ได้เช่นกัน ในส่วนของการกำหนดลักษณะเชิงสถาปัตยกรรมจะขึ้นต้นด้วยคำว่า ARCHITECTURE ซึ่งเป็นส่วนที่ใช้ บรรยายหน้าที่การทำงานขององค์ประกอบ โดยหน้าที่การทำงานนี้จะขึ้นอยู่กับสัญญาณอินพุท เอาท์พุทและพารามิเตอร์ อื่นๆ ที่ได้กำหนดไว้ในส่วนของการเชื่อมต่อดังรูปที่ 5.3 และสำหรับการบรรยายหน้าที่ขององค์ประกอบจะเริ่มต้นหลังจาก คำว่า BEGIN เป็นต้นไป
รูปแบบพื้นฐานที่ใช้ในการบรรยายถึงองค์ประกอบของ VHDL จะประกอบไปด้วยส่วนกำหนดการเชื่อมต่อ (Interface) และส่วนกำหนดลักษณะเชิงสถาปัตยกรรม (Architecture) ดังแสดงในรูปที่ 5.3 โดยในการบรรยายการเชื่อมต่อจะขึ้น ต้นด้วยคำว่า ENTITY แล้วตามด้วยชื่อขององค์ประกอบจากนั้นตามด้วยคำว่า IS และถัดมาจะเป็นการบรรยายถึงพอร์ต การติดต่อ อินพุท - เอาท์พุท ขององค์ประกอบ ส่วนลักษณะภายนอกอื่น ๆ เช่น เวลา อุณหภูมิก็สามารถรวมเข้าไปในส่วนนี้ ได้เช่นกัน ในส่วนของการกำหนดลักษณะเชิงสถาปัตยกรรมจะขึ้นต้นด้วยคำว่า ARCHITECTURE ซึ่งเป็นส่วนที่ใช้ บรรยายหน้าที่การทำงานขององค์ประกอบ โดยหน้าที่การทำงานนี้จะขึ้นอยู่กับสัญญาณอินพุท เอาท์พุทและพารามิเตอร์ อื่นๆ ที่ได้กำหนดไว้ในส่วนของการเชื่อมต่อดังรูปที่ 5.3 และสำหรับการบรรยายหน้าที่ขององค์ประกอบจะเริ่มต้นหลังจาก คำว่า BEGIN เป็นต้นไป
การออกแบบระบบดิจิตอล
ในการออกแบบระบบดิจิตอล เริ่มตั้งแต่การกำหนดแนวความคิดเบื้องต้นจนกระทั่งได้ออกมาเป็นอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ ที่ใช้งานได้จะต้องผ่านขั้นตอนต่างๆ มากมาย และในแต่ละขั้นตอนผู้ออกแบบจะต้องตรวจสอบผลลัพธ์ในแต่ละขั้น ก่อนเข้าสู่กระบวนการออกแบบในขั้นต่อไป รูปที่ 5.1 แสดงขั้นตอนปกติที่ใช้ในการออกแบบระบบดิจิตอลทั่วไป ขั้น แรกผู้ออกแบบจะกำหนดแนวความคิดในการออกแบบแล้วทำการพัฒนาให้สามารถนำมาใช้ได้อย่างสมบรูณ์ ซึ่งภาย ในขั้นตอนนี้ผู้ออกแบบจำเป็นต้องสร้างรูปแบบระบบในเชิงพฤติกรรมขึ้นมาตรวจสอบซึ่งอาจจะเป็นผังงานแสดงแบบหรือ รหัสคำสั่งเทียม (Pseudo code) ก็ได้
ขั้นตอนต่อไปเป็นการออกแบบระบบเส้นทางของข้อมูล ผู้ออกแบบจะกำหนดส่วนประกอบของรีจิสเตอร์และวงจรลอจิก ที่จำเป็นทั้งหมดเพื่อนำมาประกอบเป็นระบบที่สมบรูณ์ โดยแต่ละองค์ประกอบสามารถเชื่อมต่อกันด้วยบัสหนึ่งหรือสอง ทิศทาง (Unidirectional or Bidirectional Bus) ส่วนกระบวนการในการควบคุมการเคลื่อนย้ายข้อมูลระหว่าง รีจิสเตอร์และวงจรลอจิกจะขึ้นอยู่กับพฤติกรรมของระบบที่กำหนดไว้ดังรูปที่ 5.2
ขั้นตอนถัดมาเป็นการออกแบบวงจรลอจิก ซึ่งจะเกี่ยวข้องกับการนำเกทดิจิตอลพื้นฐานและฟลิปฟลอป (flip-flop) มาประกอบเป็นอุปกรณ์ย่อยต่างๆ เช่น รีจิสเตอร์เก็บข้อมูล บัสวงจรลอจิก และส่วนควบคุมฮาร์ดแวร์ ซึ่งผลลัพธ์ ที่ได้ในขั้นตอนนี้จะเป็นเครือข่ายของการโยงใยระหว่างเกทและ ฟลิปฟลอปนั่นเองการออกแบบในขั้นตอนถัดไป เป็นการเปลี่ยนเครือข่ายการโยงใยที่ได้จากขั้นตอนที่แล้วให้เป็นลำดับของทรานซิสเตอร์ (Transistor List) และ Layout ซึ่งขั้นตอนนี้จะเกี่ยวข้องโดยตรงกับการจัดวางทรานซิสเตอร์หรือไลบรารีเซลล์เพื่อ แทนเกทและฟลิปฟลอปต่างๆและในขั้นตอนสุดท้ายจะเป็นการส่งระบบที่ออกแบบไว้ไปทำการเจือสารที่โรงงานเพื่อผลิตออกมาเป็น วงจรรวมในที่สุด
อ้างอิงจาก http://abacus.ee.psu.ac.th/210-292/vhdl/vhdl.htm
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น