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Planejamento estrutural e simulação de partes de controle de circuitos integrados

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Planejamento estrutural e simulação de partes de controle de circuitos integrados

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Título Planejamento estrutural e simulação de partes de controle de circuitos integrados
Autor Marcon, Cesar Augusto Missio
Orientador Susin, Altamiro Amadeu
Data 1992
Nível Mestrado
Instituição Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Instituto de Informática. Curso de Pós-Graduação em Ciência da Computação.
Assunto Arquitetura : Controle
Linguagens : Descricao : Hardware
Microeletronica
Sistemas digitais
[en] Complex circuits
[en] Control architecture
[en] Description languages
[en] Digital systems
[en] Microelectronics
[en] Simulators
Resumo Este trabalho tem como objetivo principal apresentar o estudo comparativo de diversas arquiteturas para a implementação de partes de controle de sistemas digitais, propondo um método de concepção orientado para a etapa de síntese no domínio estrutural. E apresentada uma descrição geral dos sistemas digitais que aborda os seguintes aspectos: a classificação, as formas de implementação, as metodologias de projeto e o use de níveis de interpretação. As arquiteturas de controladores são desenvolvidas através de diversos componentes combinacionais, associados a elementos de memorização, que permitem a realização de maquinas de estados finitos. 0 conhecimento das características destes componentes digitais, bem como das ferramentas que os geram de forma automática, pode levar a escolha da arquitetura de controle que melhor se adéqua a implementação do circuito integrado. A divisão de um circuito em unidade controladora e unidade operativa é uma decisão do projetista. Esta escolha pode ser orientada de acordo com certos parâmetros, geralmente ligados a complexidade dos sistemas. A classificação quanto a complexidade, tamanho da palavra de instrução, número de comandos que irão atuar na parte operativa, entre outros parâmetros, permite agrupar os algoritmos em conjuntos. Os algoritmos pertencentes a um determinado conjunto, utilizando a mesma arquitetura para a implementação da unidade de controle, apresentarão resultados semelhantes em termos de área, desempenho elétrico, flexibilidade, etc., se forem implementados pelo mesmo sistema de PAC. De forma que torna-se possível selecionar arquiteturas que se adequem melhor para realizar os circuitos que apresentam características comuns. Diversas propostas de arquiteturas para a implementação de unidades de controle são apresentadas, citando os pontos positivos e negativos de cada implementação. Dois circuitos digitais, no caso microprocessadores, são utilizados, como exemplo, para ilustrar a realização destas arquiteturas. A comparação entre as arquiteturas deve ser efetuada através de ferramentas que permitam avaliar os métodos de implementação e, também, verificar a correção dos circuitos implementados. Para os exemplos utilizou-se SHC (Simulador para HDC) com esta finalidade. O SHC é um simulador que tem como entrada uma linguagem de descrição de hardware HDC, e que permite a simulação de diversas arquiteturas, a partir de descrições tão próximas da implementação física dos circuitos quanto necessário (dentro dos níveis de descrição permitidos pela linguagem HDC).
Abstract The main subject of this work is the comparative study of several architectures for control unit implementation. Meanwhile a structural domain synthesis strategy is proposed. A general description of digital systems is presented, which focuses the followings aspects: classification, implementation, design methodologies and the use of interpretation levels. Controllers' architectures are developed with several combinatorial components, associated to memory elements, which realize a finite state machine. The knowledge of digital circuits characteristics, as well as the automatic generation tools available, can help to choose the best control architecture iJ use in integrated circuits implementation. Control unit and execution unit circuits division is a designer's decision. This choice can be oriented according to some parameters, usually related to systems' complexity. Algorithms can be classified by their complexity, length of instruction word, number of commands that will act in the execution unit and other parameters. This classification allows to group algorithms in sets. When some implementation of control unit architecture is selected, any algorithm of a given set will present similar results in terms of area, performance, flexibility and so on. Then it becomes possible to select architectures that are more suited to implement circuits showing common characteristics. Several architectures for control unit implementation are presented, demonstrating advantages and drawbacks of each one. Two digital circuits are used (in this case microprocessors) as examples, illustrating these architectures implementation. The comparison between architectures has to be done with tools that allow the evaluation of each implementation method and circuit verification. Each example was simulated by SHC (HDC Simulator). SHC is a simulator which has, as an input, the HDC hardware description language. This simulator allows architecture simulation by descriptions as close to physical circuit implementation as needed (inside the available HDC description levels).
Tipo Dissertação
URI http://hdl.handle.net/10183/26378
Arquivos Descrição Formato
000059603.pdf (40.03Mb) Texto completo Adobe PDF Visualizar/abrir

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