ПЦУСБ/Экзамен — различия между версиями

Текущая версия на 17:54, 24 декабря 2013

Критерии допуска к экзамену

К экзамену допускаются студенты защитившие все лабораторные работы и прошедшие успешно все тесты.

Для получения проходной оценки необходимо выполнить все лабораторные работы и за приемлемое время (~30 мин), используя Emacs и ModelSim, написать VHDL-модель логического элемента, тесбенч для проверки таблицы истинности элемента, и провести моделирование в ModelSim.

Допуск к экзамену

Оценка на экзамене (в разработке)

Формирование оценки на экзамене проводится по следующим критериям (10 = 100%):

Экзаменационные вопросы (в разработке)

Теоретические вопросы

Вопросы по языку VHDL

1. Маршрут проектирования цифровых устройств с использованием ПЛИС и языка VHDL
2. Проект. Структурное описание. Поведенческое описание. Дерево проекта.
3. Структура программы на языке VHDL
4. Лексические элементы языка VHDL: разделители, комментарии, идентификаторы. Примеры.
5. Ключевые слова языка VHDL. Литералы. Классификация типов. Примеры.
6. Операции в выражениях языка VHDL
7. Константы. Сигналы. Переменные. Декларации констант, сигналов, переменных. Примеры.
8. Логические, арифметические, символьные типы и подтипы языка VHDL. Примеры.
9. Тип std_logic. Пакет std_logic_1164. Назначение функций пакета.
10. Типы signed и unsigned пакета numeric_std. Назначение функций пакета.
11. Инерционная и транспортная задержка, дельта-задержка. Примеры.
12. Понятие “дельта-задержка” для сигналов. Пример.
13. Процессы, состояния процессов, работа системы моделирования.
14. Оператор присваивания значения переменной. Оператор назначения сигнала. Операторы if, case, loop. Примеры.
15. Операторы loop, next, exit, null, procedure call, return. Примеры.
16. Оператор assert. Три случая оператора ожидания (wait). Примеры.
17. Оператор процесса (process). Декларации в процессах. Примеры.
18. Параллельные операторы: process (процесс); оператор параллельного сообщения; оператор параллельного вызова процедуры. Примеры.
19. Атрибуты сигналов различных типов. Примеры.
20. Параллельные операторы: оператор условного назначения сигнала; оператор select выборочного назначения сигнала; оператор создания экземпляра компонента (port map). Примеры.
21. Оператор generate (генерации). Примеры.
22. Общий вид оператора декларации функции. Примеры функций преобразования типов. Преобразование десятичного числа (integer) в двоичное представление числа (std_logic_vector).
23. Видимость сигналов, компонент, переменных. Примеры.
24. Пакет, тело пакета. Что можно декларировать в пакетах?
25. Работа с файлами в VHDL. Пакеты TEXTIO, STD_LOGIC_TEXTIO. Назначение функций пакетов.
26. Описание монтажной логики с помощью разрешающей функции. Пример.
27. Система моделирования ModelSim. Моделирование с помощью скриптов.
28. Логические элементы И, ИЛИ, НЕ, исключающее ИЛИ. Графическое обозначение. Таблицы истинности. Описание логических элементов на языке VHDL.
29. Задание функционирования комбинационных схем с помощью таблиц истинности и логических выражений. Описание систем ДНФ, описание ПЛМ. Примеры.
30. Временные параметры комбинационных схем и триггеров. Задержка распространения сигнала. Критический путь.
31. Шифратор и дешифратор. Выполняемые функции. Способы описания на языке VHDL.
32. Приоритетный шифратор. Выполняемые функции. Способы описания на языке VHDL.
33. Мультиплексор и демультиплексор. Выполняемые функции. Способы описания на языке VHDL.
34. Двоичный сумматор. Выполняемые функции. Способы описания на языке VHDL.
35. Двоичный умножитель. Выполняемые функции. Способы описания на языке VHDL.
36. Триггеры. Классификация. Выполняемые функции. Способы описания на языке VHDL.
37. Двоичные счетчики. Классификация. Выполняемые функции. Способы описания на языке VHDL.
38. Регистры. Классификация. Выполняемые функции. Структурное и функциональное описание на языке VHDL.
39. Автомат Мили. Способы описания на языке VHDL. Пример построения автомата Мили.
40. Автомат Мура. Способы описания на языке VHDL. Пример построения автомата Мура.
41. Создание тестирующей VHDL-программы (Testbench) для функционального тестирования сложных цифровых устройств.
42. Программируемые логические матрицы (ПЛМ или PLA). Структура, принцип работы, способы описания выполняемых логических функций.
43. Программируемые матрицы логики (ПМЛ или PAL). Структура, принцип работы, способы описания выполняемых логических функций.
44. Сложные программируемые логические устройства (CPLD). Структура, принцип работы.
45. Программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA). Структура, принцип работы.
46. Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ). Структура, интерфейс, принцип работы, способы описания на языке VHDL.
47. Оперативные запоминающие устройства (ОЗУ). Структура, интерфейс, принцип работы, способы описания на языке VHDL.
48. Обзор архитектуры и основных функциональных блоков ПЛИС семейства Spartan-3.
49. Синтезируемое подмножество языка VHDL. Синтезируемые и не синтезируемые операторы и конструкции. Примеры.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

• Примеры правильных и неправильных идентификаторов.
• Когда были приняты стандарты языка VHDL?
• Где определяется тип bit?
• Где определяется тип bit_vector?
• Где определяется тип boolean?
• Как записывается оператор присвоения значения переменной?
• Как записывается оператор присвоения значения сигналу (назначение сигнала)?
• Где может быть декларирован компонент?
• Где может быть декларирована переменная?
• Где может быть декларирована функция, процедура?
• Можно ли в языке VHDL создавать свои типы данных?
• Можно ли в языке VHDL написать программу вычисления факториала числа?
• Как понимается запись x<=y<=z;
• Какой тип задержки сигнала принят по умолчанию в языке VHDL?
• Допустимо ли декларировать любые объекты внутри процесса?
• Правильно ли, что все процессы выполняются один за другим внутри архитектурного тела?
• Правильно ли, что все операторы выполняются один за другим внутри процесса?
• Можно ли в операторе создания экземпляра компонента при назначении связей писать соответствие => , <= в обе стороны ?
• Может ли настраиваемый параметр (generic) динамически меняться во время моделирования?
• Могут ли переменные употребляться для передачи информации между процессами?
• Что является блоком проекта? Назвать первичные и вторичные блоки.
• Может ли структурное описание быть иерархическим?
• Может ли смешанное (структурно-поведенческое) описание быть иерархическим?
• Правильно ли, что все компоненты должны быть описаны на структурном уровне?
• Какие компоненты должны быть описаны на поведенческом уровне?
• Правильно ли, что любой VHDL-код может быть автоматически переведен в схему?
• Как выдается сообщение в языке VHDL?
• Различаются ли в языке VHDL строчные и прописные буквы?
• Чему на схеме соответствует сигнал?
• Что такое режим (направление) порта?
• Могут ли декларироваться сигналы внутри процессов?
• Могут ли декларироваться компоненты внутри процессов?
• Где может быть указано обращение к пакету?
• Основные отличия VHDL от других языков программирования ?

Задачи

Общие замечания:

• Во всех заданиях для проверки работы VHDL-модели нужно составить тестбенч и провести моделирование в ModelSim.
• При разработке модели можно использовать Emacs

Примеры экзаменационных задач:

1. Описать дешифратор 4-16 на языке VHDL
2. По VHDL-коду нарисовать временные диаграммы сигналов, входящих в программу.
3. Составить структурное описание цифровой схемы (например, N-разрядного сумматора или сдвигового регистра).
4. Составить функциональное описание D-триггера.
5. Написать функциональную VHDL-модель конечного автомата, заданного таблицей переходов
6. Написать на VHDL функцию преобразования двоичного представления числа в десятичное представление.
7. Нарисовать логическую схему, полученную в результате синтеза заданного VHDL-кода
8. Написать VHDL-код функции/процедуры нахождения максимального элемента в массиве, элементами которого являются натуральные числа.
9. Написать VHDL-код системы, осуществляющей перемножение (сложение) двух матриц размерности 4x4, элементами которых являются целые положительные числа в диапазоне 0, 100.
10. Составить VHDL-модель схемы ПЗУ, хранящей M слов, каждое из которых состоит из N бит.
11. Составить VHDL-модель схемы программируемой логической матрицы (ПЛМ)
12. Составить VHDL-модель схемы мультиплексора с 4 управляющими входами.
13. + задания из практических работ