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INF Conception et réalisation de systèmes numériques Pierre Langlois Département de génie informatique et génie logiciel École Polytechnique de Montréal Juillet Cette création est mise à disposition selon le Contrat Paternité-Pas d'Utilisation Commerciale-Partage des Conditions Initiales à l'Identique Canada http creativecommons org licenses by-nc-sa ca sauf pour les images dont les sources et notices de copyright sont indiquées explicitement et pour lesquelles les détenteurs originaux des copyrights conservent tous leurs droits C CTable des matières Table des matières Chapitre Introduction Systèmes numériques et systèmes analogiques Niveaux d ? abstraction des systèmes numériques Implémentation des systèmes numériques Chapitre Description de circuits numériques avec VHDL Langages de description matérielle Entités et architectures Trois styles de description du comportement d ? un circuit Modélisation d ? éléments à mémoire en VHDL Quelques détails du langage VHDL Exercices Chapitre Technologies de logique programmable Circuits SSI MSI et LSI Mémoires mortes programmables PROM EPROM EEPROM Réseaux logiques programmables PLA PAL et GAL Circuits logiques programmables complexes CPLD Réseaux pré-di ?usés programmables FPGA Comparaison d ? équivalences en termes de portes logiques Technologies de programmation pour logique programmable Exercices Chapitre Flot de conception d ? un circuit numérique Décomposition architecturale Vue d ? ensemble du ot de conception Description code HDL schémas diagrammes d ? état etc Simulation fonctionnelle d ? un modèle VHDL Synthèse Implémentation Extraction de métriques et annotation des délais INF Conception et réalisation de systèmes numériques i v juillet CTable des matières Génération du ?chier de con ?guration et programmation Exercices Chapitre Conception de chemins des données Les processeurs Approche RTL principes et notation Modules combinatoires utilisés dans les chemins des données Éléments à mémoire pour chemins des données Unités fonctionnelles Exercices Chapitre Conception d ? unités de contrôle Circuits séquentiels Analyse d ? un circuit séquentiel synchrone Description de machines à états en VHDL Conception de machines à états Retour sur la conception de processeurs et l ? approche RTL Exemple de processeur à usage spéci ?que multiplicateur série Exemple joueur de blackjack Exercices Chapitre Véri ?cation de circuits numériques Concepts fondamentaux Banc d ? essai de base et clause after Simulation d ? un modèle VHDL Vecteurs de test encodés dans un tableau de constantes Génération algorithmique de vecteurs de test Observation et évaluation des réponses assertions Entrées et sorties par ?chiers Utilisation de con ?gurations en VHDL Instanciation directe d ? une entité Véri ?cation d ? un circuit séquentiel synchrone par banc d ? essai INF Conception et réalisation de systèmes numériques ii v juillet CTable des matières Élaboration d ? un plan de test Composition d ? un ensemble de vecteurs de test Concepts avancés de véri ?cation Exercices Chapitre Considérations pratiques Introduction Paramètres de synchronisation Fréquence maximale d ? opération et chemin critique Le déphasage d ? horloge Synchronisation entre domaines d ? horloge di ?érents Optimisation d ? un design pour la surface ou le débit Génération de signaux d ? horloge Conception et implémentation pour FPGA Documentation de systèmes numériques Quelques principes importants en