VHDL-Synthese

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Die Hardwarebeschreibungssprache VHDL (Very High Speed Integrated Circuit Description Language) ist essenziell für den Entwurf von Hardwarekomponenten in komplexen Computer- und Consumer-Anwendungen. Dieses Lehrbuch bietet eine Einführung in die Grundkonzepte der Digitaltechnik sowie einen detaillierten Einblick in die Synthese anhand praktischer Beispiele. Ein besonderer Fokus liegt auf der Verbindung von Hardwarebeschreibung, Funktionsprüfung durch Simulation und der Analyse der Syntheseergebnisse für CPLDs und FPGAs. Die Hardwarebeschreibungen der ausgewählten Funktionselemente werden durch digitale Entwurfsprinzipien ergänzt. Die Beispiele reichen von einfacher kombinatorischer Logik bis zum Entwurf eines vollständigen RISC-Mikroprozessors mit vierstufiger Pipeline, der FPGA-internes RAM nutzt. Die aktualisierte 4. Auflage umfasst ein Kapitel zur VHDL-Modellierung digitaler Filter, das den Zugang zu FPGA-Implementierungen in der Signalverarbeitung erleichtert. Hierbei wird die VHDL-Synthesesemantik zur Modellierung der vorzeichenbehafteten Festkommaarithmetik von FIR- und IIR-Filtern anhand von Differenzengleichungen vorgestellt. Alle Modelle sind vollständig und in die jeweilige Testumgebung eingebettet. Der Anhang bietet VHDL-Codierungsempfehlungen sowie eine Checkliste für den VHDL-basierten Entwurf digitaler Systeme.