Суворова Е.А., Шейнин Ю.Е. Проектирование цифровых систем на VHDL (2003), страница 47

Проектирование на И4Х Использование процессов и компонентов для описания обьектов Нередко описание одного и того же объекта может быть произведено либо с использованием одного или нескольких процессов, либо с использованием механизма компонентов. Рассмотрим, как влияет выбор способа описания на реализацию на аппаратном уровне. Возьмем в качестве примера объект, имеюший три входа 11, 12, г1 и один выход опс1. Этот объект выполняет следуюшую функцию: опе1 = (11 + 12) ог г1.

АрХИтЕКтурНОЕ ОПИСаНИЕ даННОГО ОбЪЕКта МОжЕт включать в себя один процесс, в котором выполняется зто действие (листинг 4.52). Действие может быть разделено и на два процесса, в первом из которых выполняется сложение, а во втором — логическая операция ог (листинг 4.53). Наконец, описание объекта может быть выполнено на базе компонентов, в одном из которых выполняется сложение, а в другом — логическая операция ог (листинг 4.54). Лвствнтд!М-' 11Ьгагу 1ЕЕЕ; иве 1ЕЕЕ.вес) 1од1с 1164.в11; иве 1ЕЕЕ.вМ 1одтс аг1СЬ.в11; Иве 1ЕЕЕ.вед 1одьс 13пв1дпец.в11у епс1су епе 1 1в роге(11: зп вед 1одьс чесеог (2 ((оепсо О); 12: зп вЫ 1одьс чесеог (2 савпсо О); г1: 1п вМ 1од1с чесеог(2 аакпсо О); оие1: осс вес) 1од).с чесеог (2 аовпсо О) ); епа ю~с1су епе 1; егсМЕесссге ге1 1 ог епС 1 1в Ьед1п ргосевв ( 11, 12, г1) Ьедьп оие1< = (11 + 12) ог г1; епс ргосевв; епа егсИ.Еесссге гС1 1 Лвстмиг14ЛЗ ', вгсИ.Ееасиге ге1 2 ог епе 1 1в вздпв1 о1: вес) 1одтс чесеог (2 аоепео О); Глава 4 гю Ьед1п р 1: рассеяв(11,>2) Ьедрп о1< = (11 е 12); еп6 )посева з р 2з ргооевв(о1,г1) Ьед4п оия1< = о1 ог г1з ап6 ргооевв; езз6 агоЬ4оеовиге гя1 2; Лиопзззг 4.Ж агоЬ4иеойиге гя1 3 ой епя 1 Ев о<пязопепи епс 3 1 1в роги (з1з 1п яЬй 1од1с чесяог (2 6оипйо 0)з 12: 1п яЫ.

1сдрс чесяог (2 6оипио 0)з ои1: сии яя6 1од1с чесяог (2 6овпио О) ]; еп6 оовропепи епг 3 1з осаезоззеззй епя 3 2 1в роги (з11з 1п яя6 1одзс чесяог (2 6онпио О); г1з 1п яя6 1одрс чесяог (2 6омпио 0)з ои2: оии яз6 1одрс чесяог (2 6овпео О) ); еп6 осаропепй епс 3 2; в14аза1 о1з яЫ 1одзс чесяог (2 6оипио О) з Ьед5 и и1: епя 3 1 роге вар ().1 = >з.1, з.2 = >з.2, ои1 = >о1)з и2: епя 3 2 роги везр (з11 = > о1, г1 = >г1, ои2 = >оия1) еп6 агоЬ4йеояиге гС1 3; 1Язгагу 1ЕЕЕ; иве 1ЕЕЕ.яя6 1од1с 1164.а11з иве 1ЕЕЕ.яяй 1одзс агЕСЬ.а11; иве 1ЕЕЕ.вз6 1одзс ипяздпеб.а11] ~зМФу епя 3 1 Ев роги (з1з 1п аз 6 1одзс чессог (2 6оипяо О); з2 з 1п аз 6 1одзс чессог (2 6оипио О); Проектирование нп ИтР1 251 оп1з опт псс) 1одз.с ззестот (2 асезппо О) ) аза еппьпу епт,з 1з вгсИ.Еесппте тт1 от епт 3 1 1в Ьед1зз ргосевв ( з1, з.2) Ьед)л сз1< = з1 + 12; епа ргосеввз ппа атс1Шестпте тт1з Шзгпгу 1ЕЕЕз пве 1ЕЕЕ.пай 1одзс 11б4.а11з пве 1ЕЕЕ.вЫ 1одзс атьеь.а11з пве 1ЕЕЕ.пт<) 1од1с ппптдпе<).а11з епМЕу епт 3 2 1в роте (Ш : 1п вШ 1одзс ззессот (2 аоеппо 0)з т1з 1п пей 1одзс ззестот (2 аоппео 0)з оп2з опс пей 1сдзс ззессот (2 аоппго О)); епа епт 3 2з птсМеесепте тт1 от епс 3 2 1в Ьед)л ртосевв(111,т1) Ьед(л оп2< = 111 ог т1; ппа ртосевв; епа пгсЬАеесппге тт1з По результатам синтеза, все эти три варианта описания будут иметь совершенно одинаковую физическую реализацию.

Это связано с тем, что при использовании нескольких процессов вместо одного, если значение каждого сигнала определяется о)олька в одном из процессов, инструментарий синтеза Гошка(зоп Ехргебб генерирует такую же физическую реализацию, как если бы в описании использовался только один процесс. При использовании механизма компонентов, когда в модель включаются описания компонентов на ЧНРЕ (компоненты описаны на уровне яомс), в ходе синтеза, при генерации списка связей, происходит переход от иерархического представления описания к одноуровневому представлению. В результате для приведенного примера получается та же самая физическая реализация.

Если же описания компонентов в модель включаются на уровне списков связей, например, в формате Езз!Г (описание на уровне йьтзп или )зптс)), то сохранение иерархической структуры или переход к одноуровневому представлению зависит от настроек инструментария синтеза. Глава 4 г52 Рассмотрим ситуацию, когда при переходе от описания с использованием одного процесса к описанию с использованием нескольких процессов (или нескольких компонентов) в модели появляются сигналы, которым присваиваются значения в этих процессах или в нескольких компонентах.

В таких случаях считается, что сигнал имеет несколько источников. Пример будет рассмотрен далее, в этой главе, при описании модели конечного автомата. Результирующее значение такого сигнала определяется на базе решающей функции. В Роцпда11оп Ехргезз 2.11 механизм решавших функций в явном виде не поддерживается. Для организации решающей функции могут быть применены специальные директивы компилятору, которые, однако, не предусмотрены стандартом языка ЧНР1. Использование их в модели может привести к тому, что синтез ее другими средствами автоматизированного проектирования будет приводить к неверному результату.

Применение механизма компонентов в этом случае допускает добавление в модель дополнительных блоков, которые в явном виде реализуют решающую функцию. Однако такой подход приводит к дополнительным аппаратным затратам, поэтому необходимо стремиться разрабатывать модели устройств таким образом, чтобы они не содержали сигналов, имеющих несколько источников. Описание модели конечного автомата Рассмотрим вариант реализации на ЧНь11 конечного автомата, диаграмма состояний которого представлена на рис.

4.28. 1ооо" "оо"Го1","1от1ооо" Рис. 4.28. Диаграмма состояний конечного автомата, описание которого приведено в листинге 4.56 253 Проектирование нв ) тНР1 Этст аВтОМат ИМЕЕТ ЧЕтЫрЕ СОСтОяНИя: тс)1е, ИогК1, ног)с2 и Еггог. ОПИ- саине типа, соответствуюшего множеству состояний автомата, можно вынести в пакет (листинг 4.55). , Лйстн)нг"'.4;Е$2 2" расваде р1 1в Гуре гзу агате 1в (Ы1е, мог)с1, мог)<2, егт) т езв рао)саде р1т Вариант описания объекта, соответствуюшего такому конечному автомату, приведен в листинге 4.56. Листинг 4.6Д 11Ьгагу 1ЕЕЕт иве 1ЕЕЕ.ятс) 1одгс 1104.а11т иве 1ЕЕЕ.ятс) 1одзс агзСЬ.а11т иве 1ЕЕЕ.вес) 1одзс ипяздпес).а11т ива мог)с.р1.а11т епМгу пу аисоязас 1в роге(1п1з1п вист 1одзс уестог(1 еомпго О); оит1з оиг ятс) 1одзс иессог(З Еомпсо О) т с1)сз 1п ясй 1одзст гвсз 1п ягс) 1одзс еп6 епс1су пу аиьмпаст агсваеессиге гт1 ое язу аиттязат 1в я1саза1 сит агате: ту ясагет взааа1 пехг вгагез пзу ягатет Ьея1п ятатея: ргооевв (зп1, сит агате) саве сит агате 1в мЬеп Ы1е = > 1г зп1 = "00" гЬеп пехг агате< = могК1т оиг1< = "0010"; е1ве пехг ятаге< = етг; оиг1< = "1000"; епе 1ят мЬеп могК1 = > сава зп1 1в мнеп "01" = > пехт агате< = Ы1ет оис1< = "0001"з мвсмз "10" = > пехс ясасе< = мог)с2; оит1< = "0100"; гв4 Глава 4 ваап овпегв = > пехг агапе< = егг; оиг1< = "1000"; епо сава; епеп еогхз = > саве ьп1 Хв епап "01" = >пеке агапе< = еогК1; оиг1< = "0010"; ейап "11" = >пего всаге< = Ы1еу оиг1< = "0001"у епеп огпегв = >пехг агапе< = егг; оиг1< = "1000"; апо саве; епап егг = > 1г 1п1 = "11" Епап пехг агапе< = Ы1е; оиг1< = "0001"; а1ве пехс агапе< = егг; оиг1< = "1000"; епо ая; еоо сава; епо ргосавв ягагея; Ггапяьгьоп: ргосавв (о1<) Ъая1п 1г гяг = '1' Гпап оиг ягаге< = Ы1е; е1ва 1г о1к = '1' апс с1<'еиепс гпап оиг агапе< = пехс агапе; апо ад~ епо 1г; епо ргосевв Сгапягггоп; ~ва агсьШеогига гя1; Архитектурное описание этого конечного автомата содержит два внутренних сигнала: оигясасе и пехсвсасе.

Сигнал о ясаге предназначен для хранения текущего состояния автомата. Физически он реализуется в форме триггеров (регистра соответствующей разрядности). Сигнал пехсвсасе используется для определения следующего состояния — состояния, которое станет текущим в следующем такте. Значение этого сигнала определяется на базе значений входных сигналов и текущего состояния автомата. Физически этот сигнал реализуется в форме линии связи. Типичное описание конечного автомата включает в себя два процесса. В одном из них (в данной модели — в процессе ягасея) определяются значения выходных сигналов и следующего состояния.