Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA
Thái nguyên 08/2008 Slide Slide 1 1 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA THIÊT KẾ VI MẠCH VLSI ASIC THIÊT KẾ VI MẠCH VLSI ASIC Áp dụng cho ngành Kỹ thuật Máy tính Áp dụng cho ngành Kỹ thuật Máy tính Biên soạn: Biên soạn: Nguyên Văn Huy Nguyên Văn Huy Thái nguyên 08/2008 Slide Slide 2 2 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Chương 1 TỔNG QUAN Chương 1 TỔNG QUAN 1.1. Tìm hiểu về VLSI 1.1. Tìm hiểu về VLSI 1.2. Lý do để VLSI được chọn và phát triển 1.2. Lý do để VLSI được chọn và phát triển 1.3. ASIC là gì? 1.3. ASIC là gì? 1.4. FPGA là gì? 1.4. FPGA là gì? 1.5. Nguyên lý lập trình cho vi mạch 1.5. Nguyên lý lập trình cho vi mạch 1.6. So sánh với lập trình phần mềm 1.6. So sánh với lập trình phần mềm Thái nguyên 08/2008 Slide Slide 3 3 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA 1.1. Tìm hiểu về VLSI 1.1. Tìm hiểu về VLSI SSI (Small Scale Integration – Mạch tích hợp cỡ SSI (Small Scale Integration – Mạch tích hợp cỡ nhỏ) 1970 nhỏ) 1970 Trên mạch chỉ có thể chứa được từ 1 đến 10 công Trên mạch chỉ có thể chứa được từ 1 đến 10 công logic (NAND, NOR, .v.v.) logic (NAND, NOR, .v.v.) Chủ yếu áp dụng cho các bài toán nhỏ nhứ thiết kế Chủ yếu áp dụng cho các bài toán nhỏ nhứ thiết kế các máy tính điện tử cầm tay. các máy tính điện tử cầm tay. Thái nguyên 08/2008 Slide Slide 4 4 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA 1.1. Tìm hiểu về VLSI 1.1. Tìm hiểu về VLSI VD Máy tính cầm tay Hình 1.1 – Kích thước chip lớn nhưng chức năng nhỏ Thái nguyên 08/2008 Slide Slide 5 5 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA 1.1. Tìm hiểu về VLSI 1.1. Tìm hiểu về VLSI MSI (Medium Scale Integration – Mạch tích hợp MSI (Medium Scale Integration – Mạch tích hợp cỡ trung bình). cỡ trung bình). Ngoài việc tích hợp các cổng logic, các mạch còn Ngoài việc tích hợp các cổng logic, các mạch còn được mở rộng tích hợp thêm các bộ đếm và các được mở rộng tích hợp thêm các bộ đếm và các chức năng logic tương đương . chức năng logic tương đương . Thái nguyên 08/2008 Slide Slide 6 6 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA 1.1. Tìm hiểu về VLSI 1.1. Tìm hiểu về VLSI LSI (Large Scale Integration – Mạch tích hợp cỡ LSI (Large Scale Integration – Mạch tích hợp cỡ lớn) lớn) Được tích hợp với nhiều chức năng logic hơn, thậm Được tích hợp với nhiều chức năng logic hơn, thậm chí có cả bộ vi xử lý hoàn chỉnh trong một chip. chí có cả bộ vi xử lý hoàn chỉnh trong một chip. Thái nguyên 08/2008 Slide Slide 7 7 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA 1.1. Tìm hiểu về VLSI 1.1. Tìm hiểu về VLSI Ví dụ chip điều khiển màn hình LCD Hình 1.2 – Kích thức IC giảm những chức năng lớn Thái nguyên 08/2008 Slide Slide 8 8 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA 1.1. Tìm hiểu về VLSI 1.1. Tìm hiểu về VLSI VLSI(verry large scale integation) VLSI(verry large scale integation) Mọi thứ đều có trong một chíp. Mọi thứ đều có trong một chíp. Đã có các bộ xử lý 64 bít, các bộ số học dấu phẩy Đã có các bộ xử lý 64 bít, các bộ số học dấu phẩy động. động. Trên một triệu transistor chỉ trên một miếng Silic Trên một triệu transistor chỉ trên một miếng Silic Thái nguyên 08/2008 Slide Slide 9 9 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA 1.1. Tìm hiểu về VLSI 1.1. Tìm hiểu về VLSI Thái nguyên 08/2008 Slide Slide 10 10 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA 1.1. Tìm hiểu về VLSI 1.1. Tìm hiểu về VLSI [...]... tử thiết kế sẵn khác như DSP slice, RAM, ROM, nhân vi xử lý Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 17 Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 18 Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 19 Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 20 1.4 FPGA là gì? So sánh FPGA với ASIC Xét cùng một ứng dụng thì thiết kế trên... của p-mos và n-mos Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 31 2.1 Chuển mạch Transistor MOS Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 32 2.2 Logic CMOS Cổng đảo: Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 33 2.2 Logic CMOS Nguyên tắc ghep cổng CMOS Nguyên tắc mắc song song cho logic OR Nguyên tắc mắc nối tiếp cho logic AND Nguyên tắc thiết. .. toàn trong suốt với người sử dụng Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 22 Ý tưởng Thiết kế Mô phỏng Chạy thử Lập trình lên mạch Phần mềm thiết kế ASIC/ FPGA Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 23 1.4 FPGA là gì? Ứng dụng: Xử lý tín hiệu số, hàng không, vũ trụ, quốc phòng, tiền thiết kế mẫu ASIC (ASIC prototyping), nhận dạng ảnh, nhận dạng tiếng nói,... để VLSI được chọn và phát triển Trước đây, khi muốn thiết kế một hệ thống mạch, chúng ta phải thiết kế từ những IC chuẩn thiết kế sẵn sử dụng công nghệ TTL (Transistor – Transistor Logic) Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 11 Hình 1.3 – Một ví dụ về 1 mạch được thiết kế trên các IC chuẩn TTL Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 12 1.2 Lý do để VLSI. .. 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 14 1.3 ASIC là gì? ASIC vi t tắt của: Application-Specific Integrated Circuit Là một IC được thiết cho một mục đích hoặc một hệ thống cụ thể (Full custom IC ) Thực chất là một dải các transistor MOS chưa được kết nối Vi c kết nối để tạo thành mạch cụ thể phục thuộc vào người sử dụng Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 15 1.4 FPGA. .. sẽ phá bỏ các mối liên kết chỉ giữ lại các liên kết thuộc về mạch 2 là tất cả các cell hoặc transistor chưa được liên kết, hệ thống lập trình sẽ tạo liên kết giữa các cell để tạo thành mạch Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 27 1.6 So sánh lập trình vi mạch và lập trình phần mềm Thảo luận so sánh… Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 28 Chương 2:... nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 25 1.5 NL lập trình cho vi mạch Tạo các kết nối hợp lý giữa các Cell logic hoặc giữa các transistor tích hợp sẵn để tạo thành mạch có chức năng theo yêu cầu Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 26 1.5 NL lập trình cho vi mạch Có hai công nghệ tạo liên kết: 1 là tất các cell hoặc transistor đã được liên kết đầy đủ với... Nguyên tắc thiết kế mạch CMOS Vi t hàm cho F (dùng bìa cacno nhóm phần tử 1) Vi t hàm cho F’ (dùng bìa cacno nhóm phần tử 0, hoặc lấy đảo của F) Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 34 2.2 Logic CMOS Thiết kế công AND hai đầu vào a F = a.b b f F’ = a’ + b’ {dùng mạch song song} Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA 1 0 0 0 1 F = a.b {dùng mạch nối tiếp}... thì thiết kế trên ASIC đạt được mức độ tối ưu hơn thiết kế trên FPGA FPGA hạn chế trong các tác vụ đặc biệt FPGA có khả năng tái lập trình đơn giản, thiết kế ứng dụng dễ dàng nên chi phí và thời gian sản xuất giảm Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 21 1.4 FPGA là gì? Các chip FPGA và ASIC cùng với các gói phần mềm thiết kế mạch thường được các công ty thiết kế sẵn cho người... kim loại bù) Là một loại vi mạch tích hợp cao nhưng lại tiêu tốn ít năng lượng Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 29 Chương 2: Công nghệ CMOS "complementary" ("bù"), vì các vi mạch CMOS sử dụng cả hai loại tranzito PMOS và NMOS và Tại mỗi thời điểm chỉ có một loại tranzitor ở trạng thái đóng (ON) Thái nguyên 08/2008 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Slide 30 Chương 2: Công . 19 19 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Thái nguyên 08/2008 Slide Slide 20 20 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA . FPGA Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA 1.1. Tìm hiểu về VLSI 1.1. Tìm hiểu về VLSI Thái nguyên 08/2008 Slide Slide 11 11 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA 1.2 9 9 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA 1.1. Tìm hiểu về VLSI 1.1. Tìm hiểu về VLSI Thái nguyên 08/2008 Slide Slide 10 10 Thiết kế vi mạch VLSI - ASIC - FPGA Thiết