Разработка двоичного сумматора по модулю 13 (стр. 3 из 3)

Количество использованных ресурсов ПЛИС
макроячейки(macrocells)	конъюнкт. термы(productterms)	входы функц. блоков(func. blockinputs)
xc9500xl	18	241	74
CoolRunner	21	80	42

2.4 Сравнительный анализ используемых ресурсов для различных вариантов реализации схемы

Таблица 5. Результаты трассировки для xc9500xl.

xc9500xl	Количество использованных ресурсов ПЛИС
	macrocells	productterms	function block inputs
Вариант 1	23	160	92
Вариант 2	24	167	98
Вариант 3	26	241	73
Вариант 4 (VHDL)	18	241	74

Таблица 6. Результаты трассировки для CoolRunner.

CoolRunner	Количество использованных ресурсов ПЛИС
	macrocells	productterms	function block inputs
Вариант 1	15	78	29
Вариант 2	18	91	39
Вариант 3	20	67	29
Вариант 4 (VHDL)	21	80	42

2.5 Покрытие блоков

Проведя сравнительный анализ по таблицам 5, 6, можно сделать вывод о том, что оптимальным является первый вариант разложения. Проведем покрытие блоков при помощи мультиплексоров типа 4/1.

С помощью мультиплексора типа 4/1 можно реализовать любую логическую функцию 3-х аргументов, поскольку при разложении исключаются 2 аргумента, а на входы

подаются функции одного аргумента. Это могут быть либо константы «0», «1», либо функция тождества, либо функция инверсии 3-го аргумента.

Логическая последовательность первого блока:

0012 345* 6633 700*

Матрицы разложения имеют вид:

1)

2)

3)

Используя данные разложения, представим схему данного блока (графическая работа “Схема электрическая принципиальная блока DC1”).

Логическая последовательность второго блока:

0112 2302 1203 0013 0222 0013 13*3 1120

Матрицы разложения имеют вид:

1)

2)

Используя данные разложения, представим схему данного блока (графическая работа “Схема электрическая принципиальная блока DC2”).

Логическая последовательность третьего блока:

01230124056*723*

Матрицы разложения имеют вид:

1)

2)

3)

Используя данные разложения, представим схему данного блока (графическая работа “Схема электрическая принципиальная блока DC3”).

Логическая последовательность четвертого блока:

012345602347*476

Матрицы разложения имеют вид:

1)

2)

3)

Используя данные разложения, представим схему данного блока (графическая работа “Схема электрическая принципиальная блока DC4”).

Логическая последовательность пятого блока:

0123412523456457

Матрицы разложения имеют вид:

1)

2)

3)

Используя данные разложения, представим схему данного блока (графическая работа “Схема электрическая принципиальная блока DC5”).

После покрытия блокa получили наглядную экономию ресурсов ПЛИС.

Таблица 7.

Количество использованных ресурсов ПЛИС
макроячейки(macrocells)	конъюнкт. термы(productterms)	входы функц. блоков(func. blockinputs)
xc9500xl	20	160	91
CoolRunner	15	77	29

Вывод

Для нетривиальных схем методы декомпозиции дают существенный выигрыш по отношению к используемым ресурсам. Как видно из таблиц 5-6, традиционный в наше время подход описания цифровых устройств (VHDL) для сумматора в коде 7-4-2-1 при трассировке в кристалл не дает существенного выигрыша, чем схема, полученная в результате декомпозиции.

Из таблиц 5-6, видно, что для разных типов ПЛИС оптимальный результат дают разные варианты реализации. Это связано с особенностью структуры тех или иных ПЛИС и требует отдельных исследований.

Поиск оптимального решения задачи синтеза складывается из рассмотрения и анализа нескольких вариантов реализации комбинационной схемы для различных типов ПЛИС. В некоторых случаях возникает необходимость оценивать не только используемые ресурсы ПЛИС, но и задержку прохождения сигнала через схему.

Как видно из таблиц 5-6, для реализации сумматора по модулю 13 с весовыми коэффициентами 7-4-2-1 наиболее оптимальными вариантами являются схемы №1 и №2. После покрытия схемы №1 мультиплексорами типа 4/1, заметен существенный выигрыш в использовании ресурсов ПЛИС, о чем свидетельствуют результаты таблицы 7.

Список литературы

· Коновалов В.Н., Белов А.А., Коновалов И.В., Нежельский П.Н.: Автоматизированный синтез комбинационных логических схем на основе многоуровневой декомпозиции. – КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана, – 35с.: ил.

· Голубев Ю.П.: Автоматизация проектирования преобразователей дискретной информации. – Калуга: Издательство «Гриф», 2003. -652 с.

· Грэгори, Кейт: Использование VisualC++ 6. Специальное издание.: Пер. с англ. – М.; СПб.; К.: Издательский дом «Вильямс», 2003. – 864 с.: ил.

· Соловьев В.В.: Проектирование цифровых систем на основе программируемых логических интегральных схем. – М.: Горяцая линия-Телеком, 2001. – 636 с. ил.

· Кузелин М.О., Кнышев Д.А., Зотов В.Ю.: Современные семейства ПЛИС фирмы Xilinx. Справочное пособие. – М.: Горячая линия–Телеком, 2004. – 440 с.: ил.