Встроенные Системы

HDL – Hardware Description Language
HDL используются для концептуальной разработки цифровых интегральных схем.
Наиболее распространенные HDL:
Verilog
VHDL

Абстракция Дизайна
HDL позволяют иерархически описать систему как совокупность блоков (черных ящиков), имеющих внешние интерфейсы.
Блок может быть описан как состоящий из составных блоков.
Абстрагирование позволяет скудному человеческому мозгу иметь дело с очень сложными системами.

Абстракция Описания
HDL позволяет описывать систему с различными уровнями детализации.
Обычно разработка ведется сверху вниз, путем последовательного уточнения дизайна.

HDL Design Flow
Уровни абстракции Verilog:
Behavioral – система описывается как совокупность параллельных алгоритмов
RTL (Register-Transfer Level) – система описывается в терминах регистров и пересылок данных.
Gate Level – система описана как сеть базовых логических примитивов. Заданы временные свойства элементов и связей. Gate Level обычно синтезируется из RTL.

Simulation (Моделирование)
Программа на Verilog может быть промоделирована.
Обычно моделирование осуществляется в тестовом окружении (test bench).
Используя встроенные функции, в процессе моделирования можно выполнять вывод данных на экран или собирать трассу интересующих сигналов.

PLI – Programming Language Interface
Описание Verilog и VHDL включает также C-интерфейс, позволяющий программному коду на языке C выполняться во время моделирования Verilog-программы.
PLI позволяет получить полную информацию о структуре и состоянии системы.

Синтез
Не каждая конструкция Verilog может быть синтезирована.
Technology library – определяет особенности технологического процесса (набор базовых элементов)
Constraints – параметры, описывающие что мы ждем от результата синтеза (скорость, площадь, …)
Netlist – код на Verilog или в другом виде, описывающий соединения базовых элементов.

Изготовление ИС

Фотолитография

Маска
Маска – стеклянная пластина, покрытая хромом, на которой вытравлен «рисунок» соответствующего слоя, в соответствии с библиотекой технологии и синтезированной сетью.
Длина световой волны, используемой при проецировании на подложку (wafer – вафля) – важная характеристика технологического процесса.

FPGA – Field Programmable Gate Array
Устройство, позволяющее запрограммировать логику своей работы.
Представляет из себя регулярную структуру из базовых логических блоков (CLB), блоков ввода/вывода, матрицы соединений.
Дорого при массовом использовании, выгодно при мелкосерийном производстве и прототипировании.