Дэвид М. Харрис , Сара Л. Харрис - Цифровая схемотехника и архитектура компьютера RISC-V

Заключение............................................................................................... 139
Упражнения...................................................................................................... 140
Вопросы для собеседования............................................................................... 147

Глава 3

Разработка последовательностной логики
149
3.1. Введение..................................................................................................... 149
3.2. Защелки и триггеры.................................................................................... 150
3.2.1. RS-триггер.......................................................................................... 151
3.2.2. D-защелка........................................................................................... 154
3.2.3. D-триггер............................................................................................ 155
3.2.4. Регистр............................................................................................... 156
3.2.5. Триггер с функцией разрешения........................................................ 156
3.2.6. Триггер с функцией сброса................................................................. 158
3.2.7. Разработка триггеров и защелок на транзисторном уровне................ 159
3.2.8. Сравнение защелок и триггеров......................................................... 160
3.3. Разработка синхронных логических схем................................................... 161
3.3.1. Некоторые проблемные схемы........................................................... 161
3.3.2. Синхронные последовательностные схемы........................................ 163
3.3.3. Синхронные и асинхронные схемы..................................................... 166
3.4. Конечные автоматы..................................................................................... 166
3.4.1. Пример разработки конечного автомата............................................ 167
3.4.2. Кодирование состояний...................................................................... 173



7

3.4.3. Автоматы Мура и Мили..................................................................... 176
3.4.4. Декомпозиция конечных автоматов................................................... 180
3.4.5. Восстановление конечных автоматов по электрической схеме.......... 182
3.4.6. Конечные автоматы: подведение итогов............................................. 185
3.5. Синхронизация последовательностных схем.............................................. 185
3.5.1. Динамическая дисциплина................................................................. 187
3.5.2. Временные характеристики системы................................................. 188
3.5.3. Расфазировка тактовых сигналов....................................................... 194
3.5.4. Метастабильность.............................................................................. 197
3.5.5. Синхронизаторы................................................................................. 199
3.5.6. Вычисление времени разрешения...................................................... 201
3.6. Параллелизм............................................................................................... 205
3.7. Заключение................................................................................................. 209
Упражнения...................................................................................................... 210
Вопросы для собеседования............................................................................... 218

Глава 4

Языки описания аппаратуры
221
4.1. Введение..................................................................................................... 221
4.1.1. Модули............................................................................................... 222
4.1.2. Происхождение языков SystemVerilog и VHDL................................. 222
4.1.3. Моделирование и синтез.................................................................... 224
4.2. Комбинационная логика.............................................................................. 226
4.2.1. Битовые операторы............................................................................ 227
4.2.2. Комментарии и пробелы..................................................................... 229
4.2.3. Операторы сокращения...................................................................... 230
4.2.4. Условное присваивание...................................................................... 230
4.2.5. Внутренние переменные..................................................................... 233
4.2.6. Приоритет.......................................................................................... 235
4.2.7. Числа.................................................................................................. 235
4.2.8. Z-состояние и X-состояние................................................................. 237
4.2.9. Манипуляция с битами...................................................................... 239
4.2.10. Задержки.......................................................................................... 239
4.3. Структурное моделирование....................................................................... 241
4.4. Последовательностная логика.................................................................... 245
4.4.1. Регистры............................................................................................. 245
4.4.2. Регистры со сбросом........................................................................... 245
4.4.3. Регистры с сигналом разрешения....................................................... 248
4.4.4. Группы регистров............................................................................... 249
4.4.5. Защелки............................................................................................. 250
4.5. И снова комбинационная логика................................................................. 251
4.5.1. Операторы case.................................................................................. 254
4.5.2. Условный оператор (if)....................................................................... 256
4.5.3. Таблицы истинности с незначащими --">