Projeto em Nível RTL para Sistemas Digitais

Sistemas digitais Projeto em nível RTL Bruno Nogueira brunoicufalbr Circuitos digitais Objetivos Metodologia para projetar sistemas digitais de média complexidade utilizando os blocos operacionais vistos em sala Sistemas digitais Application Software Operating Systems Architecture Microarchitecture Logic Digital Circuits Analog Circuits Devices Physics Programs Device Drivers Instructions Registers Datapaths Controllers Adders Memories AND Gates NOT Gates Amplifiers Filters Transistors Diodes Electrons Passo Descrição Obtenha uma máquina de estados de alto nível Descreva o comportamento desejado do sistema na forma de uma má quina de estados de alto nível Essa máquina consiste em estados e tran sições A máquina de estados é de alto nível porque as condições para as transições e as ações dos estados são mais do que simplesmente operações booleanas envolvendo os bits de entrada e de saída Crie um bloco operacional Partindo da máquina de estados de alto nível do passo anterior crie um bloco operacional capaz de realizar as operações que envolvem dados Conecte o bloco operacio nal a um bloco de controle Conecte o bloco operacional a um bloco de controle Conecte também as entradas e saídas booleanas que são externas ao bloco de controle Obtenha a FSM do bloco de controle Converta a máquina de estados de alto nível na máquina de estados finitos do bloco de controle FSM Para isso substitua as operações que envolvem dados por sinais de controle que são ativados ou lidos pelo bloco de controle Processadores Sistemas digitais Processador blocos operacionais controlador máquina de estados Podem ser de dois tipos Programáveis ex computador pessoal Aplicação específica circuito digital que implementa um algoritmo ex calculadora controle remoto máquina de refrigerante Metodologia de projeto de processadores Sistemas digitais Metodologia RTL Registertransfer level Definir os registradores do projeto Definir as operações as operações nos dados de entrada saída e registradores Definir o controle que especifica quando transferir e operar os dados Revisão de metodologias Sistemas digitais Sistemas combinacionais simples Sistemas sequenciais simples Metodologia de projeto Máquina de refrigerante Sistemas digitais Devemos projetar o processador de uma máquina de fornecer refrigerante Ela possui uma entrada c a qual quando uma moeda é detectada tornase 1 durante um ciclo uma entrada a de 8 bits que indica o valor da moeda uma outra entrada s de 8 bits indica o custo do refrigerante Quando o valor atual é maior que o custo a máquina coloca a saída s em alto por um ciclo A máquina não retorna troco Máquina de refrigerante Sistemas digitais Máquina de refrigerante Sistemas digitais int tot 0 d 0 while 1 if c tot tot a espera um ciclo if tot s d 1 espera um ciclo tot 0 d 0 espera um ciclo Passo 1 Sistemas digitais Passo 1 Criar máquina de estados de alto nível Máquina de estados FSM tipos booleanos equações booleanas condições boolenas Máquina de estados de alto nível FSMD vários tipos de dados registradores equações e expressões aritméticas FSMD da máquina de refrigerantes Sistemas digitais Passo 2 Sistemas digitais Passo 2 Criar bloco operacional Todas as entradas e saídas de dados devem ser entradas e saídas do bloco operacional Todo registrador da FSMD deve ter um correspondente no bloco operacional Adicionalmente costumase colocar um registrador para cada saída Adicione blocos operacionais para realizar as operações soma comparação na FSMD Verifique se blocos operacionais já existentes podem ser compartilhados entre as operações usando multiplexadores ou sinais de controle Conecte os blocos Bloco operacional da máquina de refrigerantes Sistemas digitais Passo 3 Sistemas digitais Passo 3 Conectar bloco operacional ao bloco de controle Criar bloco de controle com as entradas e saídas booleanas do sistema Conectar o bloco de controle às saídas e entradas de controle do bloco operacional Conexão blocos controle operacional da máquina de refrigerantes Sistemas digitais Passo 4 Sistemas digitais Passo 4 Criar FSM do bloco de controle A FSM terá os mesmos estados e transições que a FSMD No lugar das computações e condições da FSMD utilizamos os sinais de controle do bloco operacional FSM do bloco de controle da máquina de refrigerantes Sistemas digitais