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HDL의 이해 Lecture #4 HDL의 이해 - 학습목표 임베디드 시스템에서 하드웨어의 의미와 HDL 개 요 소개 설계 검증 도구인 Quartus II의 설치 및 사용 방법 소개 하드웨어기술언어의 이해 HDL의 소개 VHDL 의 소개 – 강의 순서 Definition of VHDL What & Why HDL? HDL의 종류 VHDL’s History Benefits of VHDL Design Automation 디지털 논리회로의 설계환경 변천 Design Flow 하드웨어기술언어의 이해 Definition of VHDL VHDL is an international IEEE standard specification language for describing digital hardware used by industry worldwide. VHDL is an acronym for VHSIC(Very High Speed Integrated Circuit) Hardware Description Language. 하드웨어기술언어의 이해 What & Why HDL? Hardware Description Language(HDL) A software programming language used to model the intended operation of a piece of hardware Why HDL? Text-based design rather than Schematic design ASIC complexity increase faster time-to-market Simulation Logic Synthesis Documentation 하드웨어기술언어의 이해 HDL의 종류 언어 특징 비고 VHDL 높은 기술능력 알고리즘 구현에 많이 사용됨 Verilog HDL VHDL보다는 낮은 기술 산업체에서 많이 사용. 능력 ABEL-HDL VHDL보다 낮은 레벨의 언어 DATA I/O사에서 개발 AHDL Altera사의 HDL Altera사의 제품에만 적용 하드웨어기술언어의 이해 VHDL’s History Very High speed Integrated Circuit(VHSIC) Program Launched in 1980. In 1983, a team of Intermetrics, IBM and TI were awarded a contract to develop VHDL. In 1985, the final version of the language under government contract was released: VHDL Version 7.2. In 1987, VHDL became IEEE standard 1076 and in 1988 an ANSI standard. In 1993, VHDL was re-standardized to clarify and enhance the language. 하드웨어기술언어의 이해 Benefits of VHDL Provides a mechanism for digital design and reusable design documentation Provides technology independence Erases communication through standard language Allows for better design management Allows for various design methodologies Describes a wide variety of digital hardware Reduce cycle times for Logic Design Enables hardware modeling from the gate to system level 하드웨어기술언어의 이해 Design Automation 컴퓨터 기술의 발달 처리 속도, 저장 용량, GUI의 성능 향상 집적회로 설계 기술의 발달 설계 기술의 축적, 설계 도구의 발달 설계자의 작업 및 결정을 대신하고 검증을 지원 하드웨어기술언어의 이해 디지털 논리회로의 설계환경 변천 설계단계 제 1 단계 (60년∼70년대) 설계 방법 트랜지스터 레벨의 레이아웃 설계 게이트나 RTL 레벨의 논리 설계 알고리듬이나 기능 레 벨의 고급 설계 설계 도구 Layout 편집기 Schematic 편집기 HDL과 합성기 (실리콘 컴파일러) 설계 범위 SSI, MSI (103 Gate 이하) LSI, VLSI (103∼105 Gate) VLSI, GSI (105 Gate 이상) 설계 예 기본게이트, 감/가산기 멀티플렉서, 카운터 마이크로프로세서, 주변장치 고성능 마이크로프로 세서, 실시간 영상처 리기 하드웨어기술언어의 이해 제 2 단계 (80년대-90년대 초) 제 3 단계 (90년대 중반 이후) 설계 계층 레벨 추상적 설계 System Level (컴퓨터, 디스크 장치, 버스 인터페이스 등) Gate Level (NAND, NOR, Flip-flop 등) Chip Level (마이크로프로세스, RAM, ROM, UART 등) Circuit Level (Transistor, Register, Capacity, Inductor 등) Register Level (레지스터, ALU, 카운트, MUX 등) Layout Level (Poly, Diffusion, Metal, Contact Layer 등) 하드웨어기술언어의 이해 구체적 설계 ASIC 개발 과정 시스템 개발 계획 및 기능 분할 블록 다이어그램 정의 및 설계 사양 결정 논리회로 설계 테스트가 용이한 설계 개념 도임 논리 시뮬레이션 시뮬레이션 패턴 결정 Layout 직전 및 직후 설계 검증 FPGA를 통한 검증 Prototype 제조 및 테스트 하드웨어기술언어의 이해 논리 회로 설계 흐름도간 비교 회로 도면 입력 HDL Coding Netlist 생성 RTL Level HDL Simulation Gate level logic Simulation Logic Synthesis 하드웨어기술언어의 이해 Design Flow 하드웨어기술언어의 이해 개발환경의 이해 및 실습 (Quartus II S/W) 개발환경의 이해 및 실습 - 강의순서 Design Entry Project Compilation Project Simulation Device Programming 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – Design Entry Design Specification Design Entry Design Modification Project Compilation Project Simulation Device Programming In-System Verification System Production 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – New Project Wizard (1) 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – New Project Wizard (2) 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – New Project Wizard (3) 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – New Project Wizard (4) 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – New Project Wizard (5) 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – New Project Wizard (6) 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – New Project Wizard (7) 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – Text Editor (1) 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – Text Editor (2) 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – Text Editor (3) 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – Text Editor (4) 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – Text Editor (5) 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition –Project Compilation Design Specification Design Entry Design Modification Project Compilation Project Simulation Device Programming In-System Verification System Production 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – Compiler 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – Compiler 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – Waveform Editor 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – Waveform Editor 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – Waveform Editor 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – Waveform Editor 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – Waveform Editor Drag & Drop 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – Waveform Editor 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – Waveform Editor 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – Waveform Editor 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – Waveform Editor 1 2 3 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition –Project Simulation Design Specification Design Entry Design Modification Project Compilation Project Simulation Device Programming In-System Verification System Production 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – Project Simulation 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – Project Simulation 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – Project Simulation 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – Project Simulation 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – Project Simulation 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – Project Simulation 1 하드웨어기술언어의 이해 2 Quartus II web edition – Device Programming Design Specification Design Entry Design Modification Project Compilation Project Simulation Device Programming In-System Verification 하드웨어기술언어의 이해 System Production Quartus II web edition – Device Programming 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – Device Programming 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – Device Programming 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – Device Programming 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – Device Programming Device와 pin번호 할당 후 다시 컴파일 해야 함. 하드웨어기술언어의 이해 Quartus II web edition – Device Programming 하드웨어기술언어의 이해 실제로 구워지는 파일 참고문헌 1. ALTERA, Quartus II Development Software Handbook v4.0 2. ALTERA, Introduction to Quartus II Manual 3. ALTERA, Quartus II Software Quick Start Guide 하드웨어기술언어의 이해