Микропроцессорные системы - Александров Е.К.
ISBN 5-7325-0516-4
Скачать (прямая ссылка):
выходных данных осуществляется с использованием только последовательных
операторов;
• параллельный (процессный), когда описание поведения задано в виде
параллельно выполняемых процессов;
• потоковый, когда описание задано в виде последовательности параллельных
операторов языка.
К специфическому стилю описания можно отнести автоматный способ описания,
когда функционирование устройства задано в форме описания набора
состояний устройства, правил переходов и действий, выполняемых в
определенных состояниях и на определенных переходах. Распространенным
вариантом автоматной формы является описание в форме конечного автомата
Мура или Мили.
Введение понятия стиля и наличие различных стилей отнюдь не означает, что
какой-либо стиль позволяет описать функционирование определенной системы,
а другой стиль нет. Каждый стиль характеризует систему с определенной
точки зрения, и события, происходящие в ней (с точки зрения
проектировщика), лучше всего отражаются при помощи выбранного стиля.
Вместе с тем необходимо отметить, что для САПР, синтезирующих структуру
БИС ПЛ из VHDL-описания, варианты, синтезируемые различными стилями,
описания, могут давать различные варианты реализации. Более того,
синтезирующие компиляторы могут даже не поддерживать компиляции при
определенных способах описания поведения системы.
883
ПРОЕКТИРОВАНИЕ МПС
Процессная форма описания благодаря списку инициализирующих сигналов и
едино-временности выполнения последовательных операторов в теле каждого
процесса может наиболее точно описывать функционирование последовательно-
параллельного взаимодействия обрабатывающих устройств. Возможность
последовательного оператора назначения сигнала (находящегося в теле
процесса) использовать синтаксическую конструкцию AFTER позволяет
описывать (или задавать) взаимодействие процессов со сложным
распределением во времени.
Потоковый стиль наиболее точно отражает процесс изменения потоков данных
в системе от входа до выхода. Опираясь на свойства параллельного
исполнения параллельных операторов языка и правила назначения значения
сигналам, потоковый стиль позволяет описывать функционирование
конвейерных структур. Наибольшее распространение, естественно, имеет
смешанное описание проектов, в которых классические стили описания
переплетаются в произвольных комбинациях.
8.11.3. СРАВНЕНИЕ СТРУКТУРНОГО И ПОВЕДЕНЧЕСКОГО СПОСОБОВ
ОПИСАНИЯ ПРОЕКТОВ
Когда следует использовать структурный, а когда поведенческий способ
описания проекта?
Структурный способ предусматривает перечисление как типов компонент и их
интерфейса (их выводов), так и связей всех компонент между собой, тем
самым непосредственно отражая задаваемую для реализации схему, которая и
будет создана в выбранной СБИС ПЛ.
Поведенческий способ определяет функции, которые должны быть реализованы,
но не говорит о том, каким именно способом это должно быть сделано. Так
как схемотехнические реализации узлов и устройств практически всегда
многовариантны, САПР получает для их реализации определенную свободу
действий. Большое достоинство поведенческого варианта - его компактность
и наглядное представление функционирования устройства, что хорошо видно
хотя бы из приведенных примеров. Платой за это является ослабление
контроля за способом реализации проектируемого устройства или его
фрагмента, поскольку это отдается "на усмотрение" компилятора. При этом
следует ожидать, что компилятор может принять реализацию схемы, которая
не будет столь же эффективна по быстродействию и затратам ресурсов, как
выполненная квалифицированным специалистом, хорошо знающим ресурсы и
особенности структурной организации выбранной СБИС ПЛ. Поэтому чаще всего
комбинируют использование структурных и поведенческих описаний в рамках
одного и того же проекта. Для критичных по скорости фрагментов
целесообразно использовать структурные описания. Например, задавая
функции счета или суммирования, реализуют структуры с параллельными
переносами, обеспечивающими наибольшее быстродействие, тогда как
компилятор (при неустановленных специальных опциях), возможно, создаст
более простые структуры с последовательными переносами. В то же время
остальные части проекта целесообразно описать в поведенческом варианте,
что существенно упрощает задачу.
8.11.4. ОПИСАНИЕ ТИПОВЫХ ФРАГМЕНТОВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Весьма существенным вопросом, интересующим разработчика, является наличие
в языке возможностей и/или средств, ориентированных на описание типовых
узлов и устройств цифровой техники. В соответствии с традиционным
разбиением необходимо оценить возможности описания следующих типов узлов:
комбинационных схем, регистровых схем и цифровых автоматов.
884
ОПИСАНИЕ ПРОЕКТОВ НА ЯЗЫКЕ VHDL. ПРИМЕРЫ, ИЛЛЮСТРИРУЮЩИЕ ОСНОВНЫЕ
КОНСТРУКЦИИ VHDL
Функционирование комбинационных схем удобно описывать достаточно широким
классом средств: арифметическими и логическими выражениями, условным или
селективным (по выбору) назначением сигналу. В разделе операторов
