Prozessorentwurf
Es werden Bücher für den Prozessorentwurf vorgestellt. Sie richten sich vor allem an Studierende der Fachrichtungen Informatik und Elektrotechnik sowie Entwickler, die sich in das Thema einarbeiten wollen.
Prof. Dr. Dieter Wecker
University of Applied Sciences
Technische Informatik
Frankfurt am Main
Dieter Wecker erhielt 1989 einen Ruf für Technische Informatik an die Hochschule für Angewandte Wissenschaften in Frankfurt am Main. Seine akademischen Schwerpunkte sind digitaler Schaltungsentwurf und Prozessor-Architekturen
University of Applied Sciences
Technische Informatik
Frankfurt am Main
Dieter Wecker erhielt 1989 einen Ruf für Technische Informatik an die Hochschule für Angewandte Wissenschaften in Frankfurt am Main. Seine akademischen Schwerpunkte sind digitaler Schaltungsentwurf und Prozessor-Architekturen
Prozessorentwurf mit VHDL
Modellierung und Synthese eines 12-Bit-Mikroprozessors
Der Entwurf eines 12-Bit-Mikroprozessors mit der Hardware-Beschreibungssprache VHDL steht im Mittelpunkt dieses Buches. Dazu werden verschiedene VHDL-Modelle erstellt und die Synthese-Ergebnisse miteinander verglichen.
Für den VHDL-Entwurf ist es wichtig, sich mit dem Source-Code vertraut zu machen. Daher wird für alle Modelle der zugehörige Source-Code ausführlich behandelt, wobei Grundkenntnisse in VHDL vorausgesetzt werden.
Die Entwürfe wurden mit einer CAD (Computer Aided Design)-Entwicklungs-Software (Webpack-Version) erstellt, die kostenlos aus dem Internet heruntergeladen werden kann. Mit Hilfe der vermittelten Grundlagen kann der Leser eigene VHDL-Modelle entwickeln. Die Prozessor-Entwürfe wurden mit FPGAs (Field Programmable Gate Array) realisiert. Damit wird der Anwender in die Lage versetzt, Prototypen für bestimmte Anwendungen zu erstellen. Das Buch richtet sich vor allem an Studierende der Fachrichtungen Informatik und Elektrotechnik.
Folgende Themen werden behandelt:
- Grundlagen des Mikroprozessor-Entwurfs
- Schwerpunkt auf 12-Bit-Mikroprozessoren
- praktische Übungsmöglichkeiten anhand eines Demo-Boards
- Beispiele für Testprogramme
De Gruyter Studium, 1. Auflage, München, Berlin, Boston, 2018
Inhaltsverzeichnis
1 Grundlagen
2 Das 12-Bit-Mikroprozessor-System (MPU12_S)
3 Modellierung des 12-Bit-Mikroprozessor-Systems(1)
4 Modellierung des 12-Bit-Mikroprozessor-Systems(2)
5 Modellierung des Mikroprozessor-Systems(3)
6 Vergleich der VHDL-Modelle für die Operationswerke
7 Testen der 12-Bit-Mikroprozessor-Systeme
8 Durchführung der Tests mit dem Demo-Board
Anhang
A.1 Verwendete Entwicklungssoftware (CAD/CAE-Tools)
A.2 Memory-Editor und IP-Core-Generator
A.3 Beispiele für Testprogramme
A.4 Testen mit dem Demo-Board
Literaturverzeichnis
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Prozessorentwurf
Von der Planung bis zum Prototyp
Im Mittelpunkt dieses Buches steht der Entwurf von Mikroprozessoren mit Hilfe von CAD- (Computer Aided Design)-Entwicklungssoftware. Die Prozessormodelle werden mit der Hardware-Beschreibungssprache VHDL erstellt und getestet.
Die 2. Auflage dieses Buches wurde erweitert und aktualisiert. Als Erweiterung wurde das Pipeline-Prinzip für die Befehlsverarbeitung von Prozessoren hinzugenommen, das ausführlich behandelt wird. Nach diesem Prinzip wird dann ein 16-Bit-Mikroprozessor entworfen.
Folgende Themen werden behandelt:
– Systematische Einführung in die Grundlagen des Prozessorentwurfs
– Entwurf eines 12-Bit-Mikroprozessor-Systems
– Realisierung des Mikroprozessor-Systems als VHDL-Modell
– Erweiterung der 12-Bit-Version zu einer 16-Bit-Version
– Behandlung der Komponenten eines Mikroprozessor-Systems als VHDL-Modelle
– Erweiterung des 16-Bit-Mikroprozessors nach dem Pipeline-Prinzip
- Realisierung von Beispielen mit einem Demo-Board
Die in diesem Buch realisierten Entwürfe wurden mit den Entwurfssystemen ISE Design Suite sowie Vivado der Firma Xilinx erstellt. Die Prozessor-Entwürfe können mit der CAD-Entwicklungs-Software bearbeitet und getestet werden. Die geeignete Software ist als Webpack-Version im Internet kostenlos erhältlich. Alle behandelten VHDL-Modelle wurden an die aktuelle Entwicklungssoftware angepasst und getestet. Für den VHDL-Entwurf ist es wichtig, sich mit dem VHDL-Code vertraut zu machen. Daher wird für alle erstellten Modelle der Source-Code behandelt.
Mit Hilfe der CAD-Entwicklungssoftware ist der Anwender in der Lage, eigene Mikroprozessoren zu entwickeln und für bestimmte Anwendungen anzupassen. Man spricht in diesem Fall auch von anwenderspezifischen Prozessoren (ASPs). Durch den Einsatz von komplexen programmierbaren Bausteinen kann der Entwickler dann seine eigenen Prototypen entwickeln.
De Gruyter Studium, 2. Auflage, München, Berlin, Boston 2015
1 Grundlagen
2 Das 12-Bit-Mikroprozessor-System (MPU12_S)
3 Modellierung des 12-Bit-Mikroprozessor-Systems
4 Das 16-Bit Mikroprozessor-System (MPU16A_S)
5 Modellierung des 16-Bit-Mikroprozessor-Systems
6 Das erweiterte Mikroprozessor-System (MPU16B_S)
7 Das 16-Bit-Mikroprozessor-System (MPU16P_S)
8 Modellierung des 16-Bit-Mikroprozessor-Systems
9 Speichermodelle
10 Testmethoden digitaler Schaltungen
Funktionale Simulation
Timing Simulation
Hardwaretest (Demo Board)
Anhang
A.1 Verwendete Entwicklungssoftware (CAD/CAE-Tools)
A.2 Synthese-Berichte für die 12-Bit-Programmzähler
A.3 Standardisiertes Logikwertsystem IEEE 1164 [12]
A.4 Tabellen für den Befehlscode des 16-Bit-Prozessors (MPU16A)
A.5 Das 12-Bit-Mikroprozessor-System (MPU12_S)
A.6 Das 16-Bit-Mikroprozessor-System (MPU16A_S)
A.7 Das 16-Bit-Mikroprozessor-System (MPU16P_S)
A.8 Beispiele für Testprogramme
Literaturverzeichnis
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Prozessorentwurf mit Verilog HDL
Modellierung und Synthese von Prozessormodellen
Das Buch führt in den Entwurf von Mikroprozessoren mit Hilfe der Hardware-Beschreibnungssprache Verilog HDL ein. Alle notwendigen digitalen Komponenten eines Mikroprozessors werden behandelt. Im Vordergrund steht die Vermittlung guter Grundlagen für den digitalen Schaltungsentwurf.
Verschiedene Entwürfe von 12- und 16-Bit-Mikroprozessoren sowie ihre Modellierung und mögliche Realisierung durch die Verwendung von FPGAs (Field Programmable Gate Array) werden in diesem Buch beschrieben. Dazu wird die Hardware-Beschreibungssprache Verilog HDL verwendet. In allen Phasen des Entwurfs wird der Source-Code ausführlich behandelt. Die Verilog-Modelle werden auf Basis der Synthese-Berichte miteinander verglichen und Vor- und Nachteile herausgearbeitet.
Mit den vermittelten Grundlagen kann der Leser eigene Prototypen für bestimmte Anwendungen erstellen.
Zielgruppe des Buches sind vor allem Studierende der Fachrichtungen Informatik und Elektrotechnik sowie Entwickler von analogen und digitalen Schaltungen, die sich in das Thema einarbeiten wollen.
De Gruyter Studium, 1. Auflage, München, Berlin, Boston 2021
Inhaltsverzeichnis
1 Grundlagen.
2 Das 12-Bit-Mikroprozessor-System(1)
3 Modellierung des 12-Bit-Mikroprozessor-Systems(1)
4 Das 12-Bit-Mikroprozessor-System(2)
5 Modellierung des Mikroprozessor-Systems(2)
6 Das 12-Bit-Mikroprozessor-System(3)
7 Das 16-Bit-Mikroprozessor-System(4)
8 Modellierung des Mikroprozessor-Systems(4)
9 Das 16-Bit Mikroprozessor-System(5)
10 Modellierung des 16-Bit-Mikroprozessor-Systems(5)
A Anhang
A.1 Verwendete Entwicklungssoftware.
A.2 Beispiel für das 12-Bit-Mikroprozessor-System(1)
A.3 Beispiel für das 16-Bit-Mikroprozessor-System(4)
A.4 Beispiel für das 16-Bit-Mikroprozessor-System(5)
Literaturverzeichnis
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