Entwurf von digitalen Schaltungen und Systemen mit HDLs und FPGAs : einführung mit VHDL und SystemC / von Prof. Dr.-Ing. Frank Kesel, Dr. Ruben Bartholomä ; Lektorat, Dr. Gerhard Pappert ; herstellung, Tina Bonertz.

Includes bibliographical references and index.

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1 Einleitung; 1.1 Digitaltechnik und die mikroelektronische Revolution; 1.2 Abstraktionsebenen und EDA-Werkzeuge; 1.3 Ziele und Aufbau des Buches; 2 Modellierung von digitalen Schaltungen mit VHDL; 2.1 Historische Entwicklung von VHDL; 2.2 Grundlegende Konzepte von VHDL; 2.2.1 Entity und Architecture; 2.2.2 Verhaltensbeschreibungen und Prozesse; 2.2.3 Strukturbeschreibungen; 2.2.4 Testbenches und die Verifikation von VHDL-Entwürfen; 2.2.5 Kompilation von VHDL-Modellen; 2.2.6 Simulation von VHDL-Modellen; 2.2.7 Modellierung von Verzögerungszeiten in VHDL; 2.2.8 Variable und Signal.

2.3 Objekte, Datentypen und Operatoren2.3.1 Deklaration und Verwendung von Objekten; 2.3.2 Überladen von Operatoren und Funktionen; 2.3.3 Gültigkeitsbereich von Objekten; 2.3.4 Übersicht über die VHDL-Datentypen und Operatoren; 2.3.5 Attribute; 2.4 Sequentielle Anweisungen; 2.4.1 IF-Verzweigungen; 2.4.2 CASE-Verzweigungen; 2.4.3 Schleifen; 2.4.4 Weitere sequentielle Anweisungen; 2.5 Nebenläufige Anweisungen; 2.5.1 Unbedingte nebenläufige Anweisungen; 2.5.2 Bedingte nebenläufige Anweisungen; 2.6 Unterprogramme und Packages; 2.7 Auflösungsfunktionen, mehrwertige Logik und IEEE-Datentypen.

2.7.1 Auflösungsfunktionen und mehrwertige Logik2.7.2 Die IEEE 1164-Datentypen; 2.8 Weitere Konstruktionen für Strukturbeschreibungen; 2.8.1 Parametrisierung von Komponenten; 2.8.2 Iterative und bedingte Instanzierung; 2.8.3 Bindung von Komponenten; 2.9 Weitere VHDL-Konstruktionen; 2.10 Zusammenfassung zu Kapitel 2; 2.11 Übungsaufgaben; 3 Digitale integrierte Schaltungen; 3.1 Auswahl von Implementierungsformen für integrierte Schaltungen; 3.2 Grundlagen der CMOS-Schaltungstechnik; 3.2.1 DerMOS-Feldeffekttransistor; 3.2.2 Der CMOS-Inverter; 3.2.3 Statisches Verhalten des CMOS-Inverters.

3.2.4 DynamischesVerhalten des CMOS-Inverters3.2.5 Leistungs- und Energieaufnahme von CMOS-Schaltungen; 3.3 Kombinatorische CMOS-Schaltungen; 3.3.1 Komplementäre statische CMOS Logikgatter; 3.3.2 Pass-Transistor-Logik und Transmission-Gate-Logik; 3.3.3 Tri-State-Treiber; 3.4 Sequentielle CMOS-Schaltungen; 3.4.1 Das Bistabilitäts-Prinzip; 3.4.2 Taktzustandsgesteuerte Latches; 3.4.3 Taktflankengesteuerte Flipflops; 3.4.4 Metastabilität und Synchronisation; 3.5 MOS Halbleiterspeicher; 3.5.1 Übersicht und Klassifikation von Halbleiterspeichern; 3.5.2 Matrixspeicher-Architekturen.

3.5.3 SRAMSpeicherzellen3.5.4 EPROMSpeicherzellen; 3.5.5 EEPROMSpeicherzellen; 3.5.6 Flash Speicherzellen; 3.6 Programmierungstechnologien von MOS-PLDs; 3.6.1 Programmierungmit SRAM-Zellen; 3.6.2 Programmierungmit Floating-Gate-Zellen; 3.6.3 Programmierungmit Antifuses; 3.7 SPLD/CPLD-Architekturen; 3.7.1 Implementierung von Schaltfunktionenmit PROMs; 3.7.2 SPLDs: PLA- und PAL-Strukturen; 3.7.3 CPLDs; 3.8 FPGA-Architekturen; 3.8.1 Multiplexer-Basiszellen; 3.8.2 LUT-Basiszellen; 3.8.3 Verbindungsarchitekturen; 3.8.4 I/O-Blöcke; 3.8.5 Entwicklungstrends bei FPGAs.

Der Entwurf digitaler Hardware beruht heute im Wesentlichen auf so genannten Hardwarebeschreibungssprachen. Jedoch sind für den erfolgreichen Entwurf nicht nur Kenntnisse einer Hardwarebeschreibungssprache wichtig, sondern auch Kenntnisse der digitalen Schaltungstechnik sowie der rechnergestützten Entwurfswerkzeuge.

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