VHDL-Synthese

Die Hardwarebeschreibungssprache VHDL (Very High Speed Integrated Circuit Description Language) dient dem Entwurf der Hardwarekomponenten für komplexe Computer- und Consumer-Anwendungen. In diesem Lehrbuch wird, immer vor dem Hintergrund der Digitaltechnik, eine Einführung in Grundkonzepte aber auch detaillierter Einblick in die konkrete Synthese anhand von Beispielen gegeben. Besonderer Wert wird auf die Kombination von Hardwarebeschreibung, Funktionsprüfung durch Simulation und Analyse der Syntheseergebnisse für CPLDs und FPGAs gelegt. Den synthesefähigen Hardwarebeschreibungen der ausgewählten Funktionselemente werden, soweit erforderlich, die digitaltechnischen Entwurfsprinzipien zur Seite gestellt. Das Spektrum der vorgestellten Beispiele reicht dabei von einfacher kombinatorischer Logik bis hin zum Entwurf eines vollständigen RISC-Mikroprozessors mit vierstufiger Pipeline, der FPGA-internes RAM als Programm- und Datenspeicher nutzt. Die Erweiterung der 4. Auflage mit einem Kapitel zur VHDL-Modellierung digitaler Filter eröffnet den Zugang zu FPGA-Implementierungen in der Signalverarbeitung. Ausgehend von Differenzengleichungen wird die VHDL-Synthesesemantik zur Modellierung der vorzeichenbehafteten Festkommaarithmetik von FIR- und IIR-Filtern vorgestellt. Alle Modelle werden vollständig und eingebettet in der jeweiligen Testumgebung präsentiert. Der Anhang enthält VHDL-Codierungsempfehlungen und eine Checkliste zum VHDL-basierten Entwurf digitaler Systeme.