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Prozessorentwurf

Von der Planung bis zum Prototyp

Beim Entwurf komplexer digitaler Systeme werden häufig Mikroprozessoren benötigt. Hier können entweder geeignete fertige Prozessoren eingesetzt werden oder programmierbare Bausteine, mit denen der Anwender eigene Prozessoren entwickeln kann. Mit Hilfe der programmierbaren Logik und durch den Einsatz von FPGAs (Field Programmable Gate Array) ist es möglich geworden, komplexe Schaltungen selbst zu entwickeln und zu testen - bis zu fertigen Prototypen. Dazu wird in der Regel CAD-Entwicklungssoftware eingesetzt. Der Schwerpunkt dieses Buches ist der Entwurf eigener Mikroprozessoren mit Hilfe der Hardware-Beschreibungssprache VHDL. Der Anwender soll in die Lage versetzt werden, eigene Mikroprozessoren zu entwickeln und an bestimmte Anwendungen anzupassen. Es werden schrittweise die einzelnen Prozessorbausteine behandelt bis hin zu einem funktionsfähigen 12-Bit-Mikroprozessor. Das im Buch entwickelte Grundmodell wird dann erweitert zu einem 16-Bit-Mikroprozessor. Das Prinzip des Pipelinings und dessen Realisierung werden ebenfalls ausführlich behandelt. Die Prozessormodelle lassen sich mit einer CAD-Entwicklungssoftware bearbeiten und testen, die kostenlos aus dem Internet heruntergeladen werden kann. Kenntnisse im Umgang mit Hardware-Beschreibungssprachen (VHDL, Verilog) wären von Vorteil, werden aber nicht vorausgesetzt, da eine Einführung in VHDL enthalten ist. Zielgruppe dieses Buches sind Studierende an Fachhochschulen und Universitäten der Fachrichtungen Informatik und Elektrotechnik sowie Entwickler von analogen und digitalen Schaltungen, die sich in den VHDL-Entwurf einarbeiten wollen.