Презентация на тему: Практическое занятие №4 по дисциплине Моделирование

Практическое занятие №4 по дисциплине Моделирование
Тема занятия: Структура кристалла современной СБИС
Вид кристалла в плане, в профиле, распределение напряжений
Определения.
Стандартные значения напряжений питания СБИС.
Уровни компоновки СВТ применительно к современной элементной базе изменились. Это обусловлено тем, что в одной СБИС могут располагаться части вычислительной
ФЭ, реализуемые в ядре СБИС:
ФЭ, реализуемые в блоках ввода-вывода СБИС:
В процессе проектирования ресурсы кристалла цифровой СБИС следует разделять на следующие пять групп:
Комбинационные цепи ( Combinatorial path ) являются сущностями с простым поведением
Практическое занятие №4 по дисциплине Моделирование
Регистровые цепи ( Registered path ) являются сущностями со сложным поведением
Практическое занятие №4 по дисциплине Моделирование
Возвращаясь к классификации ресурсов общего назначения кристалла СБИС или ПЛИС, разделим их на две категории:
Практическое занятие №4 по дисциплине Моделирование
1/15
Средняя оценка: 4.8/5 (всего оценок: 46)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (796 Кб)
1

Первый слайд презентации: Практическое занятие №4 по дисциплине Моделирование

Группы ИВБО-01-17 ИВБО-02-17

Изображение слайда
2

Слайд 2: Тема занятия: Структура кристалла современной СБИС

Рассмотрим организацию кристалла СБИС в плане и в профиле. В плане в большинстве случаев кристалл делится на три зоны, вложенные друг в друга: Внешняя зона по периметру кристалла содержит контактные площадки (КП) для подключения к выводам корпуса, в который заключён кристалл; Промежуточная зона представлена блоками ввода-вывода сигналов - БВВ; Основная часть поверхности кристалла занята зоной ядра, окружённой зоной блоков ввода-вывода.

Изображение слайда
3

Слайд 3: Вид кристалла в плане, в профиле, распределение напряжений

Изображение слайда
4

Слайд 4: Определения

Ядро ( core ) – функциональная часть кристалла, занимающая большую часть поверхности и реализующая выполнение основных функций СБИС. Ядро может делиться на области с независимым напряжением питания: VCC1, VCC2, VCC3… Это позволяет снизить энергопотребление СБИС путём отключения питания незадействованных в текущий момент блоков. БВВ ( IOB ) – функциональная часть кристалла, выполняющая преобразование уровней напряжения, приём и передачу высокоскоростных дифференциальных сигналов (блоки LVDS и SERDES ). КП ( Connect Point ) – коммутационная часть кристалла, представленная металлизированными элементами для соединения с выводами корпуса. Банк ( Bank ) – группа БВВ, объединённых общим напряжением питания входных и выходных каскадов – VCCIO.

Изображение слайда
5

Слайд 5: Стандартные значения напряжений питания СБИС

Ряд напряжений питания ядра ( VCC, VCCINT, VCORE ) : 1,5 В – 0,13мкм, 2000-2002г.г. 1,2В – 90нм, 2003-2005г.г. 1,1-1,2В – 65нм, 2006-2007г.г. 1,0-1,2В – 45нм, 2008-2010г.г. 0,8-1,0В – 28нм, 2011-2013г.г. 0,7-1,0В – 20нм и меньше, современные технологии. Ряд напряжений питания БВВ ( VCCIO, VCCO ) : 3,3-1,5 В – 0,13мкм 3,3-1,0В – 90нм 3,3-0,8В – 45-65нм 2,5-0,8В – 28-40нм 1,8-0,6В – 20нм и меньше, современные технологии.

Изображение слайда
6

Слайд 6: Уровни компоновки СВТ применительно к современной элементной базе изменились. Это обусловлено тем, что в одной СБИС могут располагаться части вычислительной системы, строившиеся на многочисленных ИС, объединённых печатной платой или модулем

Изображение слайда
7

Слайд 7: ФЭ, реализуемые в ядре СБИС:

Триггер, регистр Логический вентиль, LUT- преобразователь (комбинационные логические элементы – CL, Combinatorial Logic ) TS- буфер (в большинстве современных СБИС и ПЛИС внутренние сигналы не используют разделяемые линии связи и буферы с тремя состояниями) Блок элементов памяти ( Block RAM ) Блок аппаратного умножителя ( DSP блок) Блок управления синхронизацией ( DLL, PLL )

Изображение слайда
8

Слайд 8: ФЭ, реализуемые в блоках ввода-вывода СБИС:

Триггер, регистр Программируемая задержка сигнала Встроенные резисторы согласования волнового сопротивления TS- буферы Блоки высокоскоростного обмена данными SERDES Приёмники и передатчики дифференциальных сигналов LVDS

Изображение слайда
9

Слайд 9: В процессе проектирования ресурсы кристалла цифровой СБИС следует разделять на следующие пять групп:

Комбинационные логические схемы Регистры и триггеры Блоки памяти TS- буферы Специализированные элементы кристалла (управление синхронизацией, умножители, приёмопередатчики) Первые 4 группы представляют собой ресурсы общего назначения, без которых не обходится проектирование СБИС и создание конфигурации ПЛИС. Их следует качественно разделить на комбинационные цепи и регистровые цепи.

Изображение слайда
10

Слайд 10: Комбинационные цепи ( Combinatorial path ) являются сущностями с простым поведением

Сущность с простым поведением реагирует на входное воздействие однозначно, выдавая выходное воздействие, зависящее исключительно от поданного входного воздействия.

Изображение слайда
11

Слайд 11

Следует отметить, что в случае цифровой логической схемы элементом множества входных или выходных воздействий является определённая комбинация из «0» и «1», а не входные или выходные сигналы элемента. Таким образом, для элемента с 4 входными сигналами определено множество из 16 входных воздействий: «0000», «0001», «0010», «0011» …и т.д., «1110», «1111».

Изображение слайда
12

Слайд 12: Регистровые цепи ( Registered path ) являются сущностями со сложным поведением

Сущность обладает сложным поведением, если реакция на одно и то же входное воздействие может привезти к различным выходным воздействиям, в общем случае зависящим от текущего входного воздействия и/или от предыстории подачи входных воздействий.

Изображение слайда
13

Слайд 13

Каждая из двух функций F и G в объёме сущности со сложным поведением реализует однозначное отображение объединения множеств X и Q в множества Z и Q соответственно. Это означает, что каждая из функций представляет собой сущность с простым поведением. Однако функция переходов G, обеспечивающая смену состояний сущности со сложным поведением, имеет встроенную временную задержку, ибо в качестве аргументов берёт текущие значения входного воздействия и состояния, а возвращает следующее значение состояния, в котором сущность со сложным поведением окажется на следующем такте работы.

Изображение слайда
14

Слайд 14: Возвращаясь к классификации ресурсов общего назначения кристалла СБИС или ПЛИС, разделим их на две категории:

Комбинационные цепи представлены комбинационными логическими схемами (1 группа) и TS- буферами (4 группа). Регистровые цепи представлены регистрами и триггерами (2 группа) и блоками памяти (3 группа).

Изображение слайда
15

Последний слайд презентации: Практическое занятие №4 по дисциплине Моделирование

При проектировании современной СБИС или разработке конфигурации для ПЛИС инженеру необходимо чётко представлять декомпозицию описываемого узла, блока, устройства на комбинационные и регистровые цепи. Эта декомпозиция определяет быстродействие схемы, а также влияет на эффективность использования доступных ресурсов кристалла. Проще говоря, проектировщик должен знать, в каких местах схемы расположены регистры и представлять какая комбинационная цепочка между регистрами самая сложная, длинная и медленная.

Изображение слайда