Суворова Е.А., Шейнин Ю.Е. Проектирование цифровых систем на VHDL (2003), страница 9

Мы приводим их примеры для общего представления разработчика о том, что кроется за широко применяемыми терминами список связей, пег((зг, Е01Г, ХХГ и др. Модели в проектировании систем на СБИС Высокая сложность современных СБИС и систем на их основе требует систематической методологии проектирования, сопровождаемой четкой спецификацией и документированием каждого этапа. Этапы можно представить следующим образом: 1.

Спецификация требований к проектируемой системе и разработка абстрактной структуры, реализующей эти требования. 2. Декомпозиция каждого из компонентов этой абстрактной структуры в виде набора компонентов, связанных между собой и реализующих ту же функцию. 3. Декомпозиция уже этих компонентов, и так далее, до тех пор, пока не приведем структуру специфицируемого компонента к виду структуры из готовых, примитивных компонентов. В результате получается иерархически организованная структура системы, которая позволяет совладать с растущей сложностью систем, проводить независимое проектирование компонентов и подсистем, с последующей их интеграцией в единую систему.

Такой подход к проектированию требует четкости и однозначности в спецификации системы, ее структуры, компонент и их функционирования. Решение этих задач базируется на разработке и использовании системы моделей проектируемого изделия и его компонентов. Модель — это спецификация представления о системе, включающая все существенное и опускающая несущественные (на данном этапе) детали. Можно указать основные группы задач в проектировании и использовании систем на СВИС, для решения которых используются модели разного уровня: 0 спецификация требований к системе (полная, однозначная, непротиворечивая).

Такая модель системы — это средство согласования и передачи информации между заказчиком системы и ее разработчиком; П спецификация системы для пользователя (описание системы разработчиком для тех, кто будет ее использовать). Невозможно перечислить все сферы применения проектируемой системы словесно, с дополнительными рисунками и пояснениями, описать детальное ее поведение. Для гв Глава ! сложной системы никакое описание не будет исчерпывающим. Вместо этого, пользователю (дополнительно к общему описанию) дают модель системы, которую он может исследовать для получения ответов на неясные вопросы описания; !'] тестирование (проверка методами эксперимента) и верификация (проверка по формальным методикам) проекта в ходе иерархического проектирования, а затем — в ходе производства системы.

Важнейшей составляющей методологии проектирования является разработка и отработка тестов системы на модели для их применения при тестировании изготовленной системы. Тесты — это существенная часть (половина) результатов проектирования СВИС, передаваемых в изготовление; 0 автоматический синтез реализации системы по ее описанию-модели, автоматическая генерация. В процессе проектирования цифровой системы разработчик проходит целый ряд шагов, каждый из которых связан с формированием и анализом некоторого уровня модели проектируемого устройства [8].

Сначала разрабатывается функциональная (или, как часто говорят, поведенческая— Ьейач!оцга! спецификация проектируемого устройства), определяющая цели и правила его функционирования, интерфейс с окружением, в котором должно работать это устройство. Затем определяется общая архитектура устройства, отвечающая специфицированным требованиям к функционированию и интерфейсу. Здесь устройство представляется, как обобщенная структура, структурная схема из крупных блоков, часто соответствующих скорее концептуальной декомпозиции проектируемого изделия, чем продуманному разбиению на раздельно реализуемые физические блоки конечной схемы реализации. Каждый из блоков такой обобщенной структуры специфицируется своим интерфейсом и функциональным описанием, поведенческой моделью. Этот процесс может рекурсивно развертываться вглубь, насколько это окажется целесообразно на данной стадии проектирования.

После отработки поведенческой спецификации проектируемого устройства, переходят к поэтапному синтезу устройства, отвечающего этой спецификации. Под синтезом обычно понимают процесс перехода от поведенческой спецификации устройства (или его компонента) к его структурному представлению, представлению как структуры из компонент меньшего уровня абстракции [8]. Если этими компонентами будут базовые, "библиотечные" компоненты, из которых и будет, в конечном счете, составляться реализация проектируемого устройства, то синтез выполнен. Если в составе сформированной структуры есть компоненты, не входящие в используемый перечень базовых, то процесс синтеза рекурсивно разворачивается вглубь [12].

Язык ЧНР]. дает все необходимые средства для рекурсивного развертывания процессов спецификации, моделирования и анализа проектируемого устройства при иерархической декомпозиции, с использованием комбинации структурного и поведенческого описания проектируемого устройства и Уровни и процесс проектирования СБИС его составляющих. ЧНРЬ исходно создавался и как язык для моделей- спецификаций, и как язык модели как средства представления и исследования, анализа поведения, функционирования проектируемого устройства [3]. ЧНРЬ предоставляет средства для описания функционирования и структуры проектируемой системы на СБИС на различных уровнях представления — от наиболее абстрактных, наиболее общих, до детального представления структуры устройства на вентильном уровне.

Как язык описания и моделирования цифровых систем, ЧНРЬ имеет существенные отличия от традиционных процедурных языков программирования. ЧНРЬ включает множество средств и понятий, встроенных в язык при его определении, предназначенных для моделирования цифровых систем, связаных с поведенческими, структурными, физическими свойствами этих систем: сигналы, время, параллельно функционирующие компоненты структуры, и др.

[20]. Рассматривая проектирование систем на языке ЧНРЬ в нашей книге, мы постарались показать многообразие форм его применения в моделях цифровых систем на разных стадиях, на разных уровнях разработки систем — от моделей-спецификаций стандартов на интерфейсы цифровых систем, поведенческих моделей для функциональной верификации разрабатываемого устройства, до моделей-спецификаций для синтеза реализации устройства в заданном базисе. Глава 2 Операторы и данные языка УНАН Базовые элементы языка ЧН01 Лексические элементы При описании синтаксиса языка ЧНРЬ используются следующие правила: 0 () — заключают в себе последовательность элементов, любой из которых может присутствовать в определении; Э ~ — отделяет отдельные элементы списка, любой из которых может при- сутствовать в конкретном определении; П () — заключают в себе последовательность элементов, которые не обязательно должны присутствовать (это, как правило, элементы, аналогичные предшествующим); 0 жирным шрифтом выделяются зарезервированные слова.

В языке ЧНОЬ присутствуют следующие лексические элементы: (:) комментарии. Часть строки после двух знаков "—" рассматривается как комментарий. Например: 1г=5 --переменной 1 присваивается значение 5 Несмотря на то, что стандарт ЧН0с предусматривает использование кириллицы в комментариях, многие программы моделирования этого не поддерживают.

0 идентификаторы. (Могут содержать символы алфавита от х до г и от а до а, цифры, символы подчеркивания ). Идентификатор должен начинаться с символа алфавита, не должен заканчиваться символом подчеркивания не должен содержать несколько символов подчеркивания подряд; Глава г П расаиренные идентификаторы. (Могут включать в себя любую последовательность символов, заключенную в г !.

Например, л004! является допустимым идентификатором; и числа. (могут использоваться целые и действительные числа). 10, 0, з4— целые десятичные числа. Число -10 рассматривается не как отрицательное целое, а как комбинация оператора и целого числа. Действительные числа могут записываться в экспоненциальной форме (записи гз.1, 2218-1, 2.21в 1 ЯВЛЯЮТСЯ ЭКВИВаЛЕНтНЫМИ). ЦЕЛЫЕ И ДЕйетВИтЕЛЬНЫЕ числа могут записываться по основанию, отличному от 10.

Для оснований от 1О до 15 при записи цифр, больших 9, используются символы л— в (или а — 1). Например: 241111101$ 164Р0$ 840.4$ 16$44В2 Для удобочитаемости больших чисел между отдельными знаками могут включаться символы подчеркивания; П строки. Содержимое строки заключается в двойные кавычки. Если внутри строки необходимо использовать двойные кавычки, то они удваиваются. Например: "А вегзпд ьв а вегьпд: ""вегьпд"".

ЧНР1. поддерживает битовые строки, строки восьмеричных и шестнадцатеричных символов. Перед такими строками соответственно ставятся символы: ь, о, х. Например: ° х"1101" рассматривается как шестнадцатеричное число (4353 — его десятичное представление); ° ь" 1101" рассматривается как двоичное число (13 — его десятичное представление). Описания констант, переменных, сигналов Описание констант, переменных и сигналов имеет сходную структуру. В начале строки описания указывается ключевое слово, определяющее вид описываемого объекта, затем указывается одно или несколько имен описываемых объектов и их тип.

Для констант должно быть указано значение, для переменных и сигналов указание начального значения возможно, но не обязательно. Описание константы имеет следующий синтаксис: оопвевпе папе (,...):виьгуре 1по1саггоп:= ехргевв1оп Например: оопвввпв аоогевв 1епдГЬ: ьпевдег:=4; Олервго ы ндвннывязыкв УНШ Описание переменной имеет следующий вид: чвхзвЬ1а папи(,...). "виЬсуре 1пдьсасаоп[:=ехртеввуоп)г Например: чвгззазза соипгег: апгеяет:=7; Присваивание нового значения переменной: 33 [1аЬе1:)пате:=ехргеввьоп; Например: соипгет:=соипгет+1; Описание сигналов имеет следующий синтаксис: взаювз Ыепсьг)ет [,...):виЬгуре ьпаасагьоп [:=ехргевваоп); Например: взепв1 г1ас1:Ььг; взапвз г1ад2:Ььг:='1'г В Роипсабоп Ехргезв (см. главу 7) прнсванванне начальных значений перемен- ным н сигналам игнорируется Типы данных Язык УНР). имеет разнообразный набор типов данных, некоторые из которых (такие как, например, числовые типы) привычны для специалистов, программирующих на алгоритмических языках высокого уровня.