VLSI Tasarımı - Dijital Sistem

Çok büyük ölçekli entegrasyon (VLSI), bir integrated circuit (IC) binlerce transistorstek bir çipte. VLSI, karmaşıksemiconductor ve communicationteknolojiler geliştiriliyordu. microprocessor bir VLSI cihazıdır.

VLSI teknolojisinin kullanılmaya başlanmasından önce, çoğu IC'nin gerçekleştirebilecekleri sınırlı bir dizi işlevi vardı. Birelectronic circuit aşağıdakilerden oluşabilir CPU, ROM, RAM ve diğeri glue logic. VLSI, IC tasarımcılarının tüm bunları tek bir yongaya eklemesine izin verir.

Elektronik endüstrisi, özellikle büyük ölçekli entegrasyon teknolojilerindeki ve sistem tasarımı uygulamalarındaki hızlı ilerlemeler nedeniyle, son birkaç on yılda olağanüstü bir büyüme elde etti. Çok büyük ölçekli entegrasyon (VLSI) tasarımlarının ortaya çıkmasıyla birlikte, yüksek performanslı bilgi işlem, kontroller, telekomünikasyon, görüntü ve video işleme ve tüketici elektroniğinde entegre devrelerin (IC'ler) uygulama sayısı çok hızlı bir şekilde artmaktadır.

Yüksek çözünürlük ve düşük bit hızlı video ve hücresel iletişim gibi mevcut en son teknolojiler, son kullanıcılara harika miktarda uygulama, işlem gücü ve taşınabilirlik sağlar. Bu eğilimin, VLSI tasarımı ve sistem tasarımı üzerinde çok önemli etkilerle birlikte hızla büyümesi bekleniyor.

VLSI Tasarım Akışı

VLSI IC devrelerinin tasarım akışı aşağıdaki şekilde gösterilmektedir. Çeşitli tasarım düzeyleri numaralandırılır ve bloklar tasarım akışındaki süreçleri gösterir.

Özellikler önce gelir, soyut olarak, tasarlanacak dijital IC devresinin işlevselliğini, arayüzünü ve mimarisini açıklarlar.

Daha sonra tasarımı işlevsellik, performans, verilen standartlara uygunluk ve diğer özellikler açısından analiz etmek için davranışsal açıklama oluşturulur.

RTL açıklaması, HDL'ler kullanılarak yapılır. Bu RTL açıklaması, işlevselliği test etmek için simüle edilmiştir. Bundan sonra EDA araçlarının yardımına ihtiyacımız var.

RTL açıklaması daha sonra mantık sentez araçları kullanılarak geçit düzeyinde bir ağ listesine dönüştürülür. Bir ağ geçidi ağ listesi, devrenin, zamanlama, güç ve alan özelliklerini karşılayacak şekilde yapılan kapılar ve aralarındaki bağlantılar açısından bir açıklamasıdır.

Son olarak, doğrulanacak ve ardından imalata gönderilecek fiziksel bir düzen yapılır.

Y Grafiği

Gajski-Kuhn Y şeması, yarı iletken cihazların tasarlanmasında dikkate alınan hususları yakalayan bir modeldir.

Gajski-Kuhn Y-grafiğinin üç alanı radyal eksenler üzerindedir. Alanların her biri, eşmerkezli halkalar kullanılarak soyutlama seviyelerine bölünebilir.

En üst seviyede (dış halka), çipin mimarisini ele alıyoruz; alt seviyelerde (iç halkalar), tasarımı art arda daha ince ayrıntılı uygulamaya dönüştürüyoruz -

Davranışsal bir tanımlamadan yapısal bir tanım oluşturmak, yüksek seviyeli sentez veya mantıksal sentez süreçleriyle elde edilir.

Yapısal olandan fiziksel bir tanım oluşturmak, yerleşim sentezi yoluyla elde edilir.

Tasarım Hiyerarşisi-Yapısal

Tasarım hiyerarşisi "Böl ve Fethet" ilkesini içerir. Bu, görevi en basit seviyesine ulaşana kadar daha küçük görevlere bölmekten başka bir şey değildir. Bu süreç en uygun olanıdır çünkü tasarımın son evrimi o kadar basitleşti ki üretimi daha kolay hale geldi.

Verilen görevi tasarım akışı sürecinin alanına (Davranışsal, Yapısal ve Geometrik) göre tasarlayabiliriz. Bunu anlamak için, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi 16 bitlik bir toplayıcı tasarlama örneğini ele alalım.

Burada, 16 bit toplayıcının tüm yongası, 4 bitlik toplayıcılardan oluşan dört modüle bölünmüştür. Ayrıca, 4 bitlik toplayıcıyı 1 bitlik toplayıcıya veya yarım toplayıcıya bölmek. 1 bit ekleme, en basit tasarım sürecidir ve iç devresinin çip üzerinde üretilmesi de kolaydır. Şimdi, son dört toplayıcının tümünü bağlayarak, 4 bitlik bir toplayıcı tasarlayabiliriz ve devam ederek 16 bitlik bir toplayıcı tasarlayabiliriz.