mirror of
https://github.com/MPSU/APS.git
synced 2025-09-15 09:10:10 +00:00
Применение стилистических правок после вычитки
This commit is contained in:
10
.github/Intro.md
vendored
10
.github/Intro.md
vendored
@@ -76,21 +76,21 @@
|
||||
|
||||
Вне зависимости от вашего уровня подготовки, работу с этим курсом рекомендуется начать с прочтения документов из части: "Введение".
|
||||
|
||||
Далее можно приступать к разделу "Лабораторные работы". Перед каждым лабораторным занятием вам **рекомендуется** ознакомиться с методичкой, они очень подробные и их чтение требует какого-то времени. Время отведенное на лабораторное занятие рекомендуется использовать по-максимуму, то есть заниматься практической деятельностью, консультироваться с преподавателем, отлаживать разработанные блоки устройства и тому подобное, а для этого лучше прочитать методичку заранее.
|
||||
Далее можно приступать к разделу "Лабораторные работы". Перед каждым лабораторным занятием вам **рекомендуется** ознакомиться с методичкой, они очень подробные и их чтение требует какого-то времени. Время, отведенное на лабораторное, занятие рекомендуется использовать по-максимуму, то есть заниматься практической деятельностью, консультироваться с преподавателем, отлаживать разработанные блоки устройства и тому подобное, а для этого лучше прочитать методичку заранее.
|
||||
|
||||
Кроме того, важно отметить, что в начале каждой методички размещен раздел "Допуск", где перечислены все материалы со ссылками на главы раздела "Базовые конструкции SystemVerilog", которые студент **должен освоить** перед выполнением этой лабораторной работы. Данный раздел ориентирован в первую очередь на студентов, не работавших ранее с Verilog/SystemVerilog, однако, даже если вы работали с этими языками, рекомендуется пролистать данные главы и проверить свои знания в разделе "Проверь себя".
|
||||
|
||||
Традиционно, данные лабораторные считаются сложными. Однако за годы отработки методичек со студентами, было написано множество вспомогательных материалов, уточнений, а так же акцентов на места, которые могут привести к ошибке. В данный момент, для успешного выполнения лабораторной работы от студента требуется только внимательно прочитать предоставленный ему материал и не бояться задать вопрос, если что-то непонятно.
|
||||
Традиционно, данные лабораторные считаются сложными. Однако за годы отработки методичек со студентами, было написано множество вспомогательных материалов, уточнений, а также акцентов на места, которые могут привести к ошибке. В данный момент, для успешного выполнения лабораторной работы от студента требуется только внимательно прочитать предоставленный ему материал и не бояться задать вопрос, если что-то непонятно.
|
||||
|
||||
Лабораторные занятия будут проходить с использованием САПР `Vivado` (и отладочными стендами `Nexys A7`). Это очень сложный профессиональный инструмент, на полноценное изучение которого могут уйти годы. Во время данного курса лабораторных работ нет времени на эти годы, поэтому для вас собрана основная информация по взаимодействию с САПР в разделе "Основы Vivado". Этой информации хватит, чтобы с помощью `Vivado` реализовать весь цикл лабораторных работ.
|
||||
|
||||
Если вы читаете данную книгу не в рамках курса АПС, вы вольны в выборе как программных средств, так и способов отладки. [Репозиторий](https://github.com/MPSU/APS), сопровождающий эту книгу будет содержать некоторые файлы, специализированные для плат Nexys A7 (так называемые _ограничения_/_констрейны_), однако при должном уровне навыков вы с легкостью сможете портировать его под свою плату. В этому случае, авторы будут признательны, если вы предоставите получившиеся файлы и название платы, чтобы их можно было добавить в отдельную папку по другим платам для будущих читателей. По всем вопросам/замечаниям/предложениям вы можете связаться с авторами курса через механику `Issues` и `Discussions` данного репозитория.
|
||||
Если вы читаете данную книгу не в рамках курса АПС, вы вольны в выборе как программных средств, так и способов отладки. [Репозиторий](https://github.com/MPSU/APS), сопровождающий эту книгу будет содержать некоторые файлы, специализированные для плат Nexys A7 (так называемые _ограничения_/_констрейны_), однако при должном уровне навыков вы с легкостью сможете портировать его под свою плату. В этому случае, авторы будут признательны, если вы предоставите получившиеся файлы и название платы, чтобы их можно было добавить в отдельную папку по другим платам для будущих читателей. По всем вопросам/замечаниям/предложениям вы можете связаться с авторами курса через разделы `Issues` и `Discussions` данного репозитория.
|
||||
|
||||
Эта книга может быть интересна и полезна читателю, не имеющему никакой отладочной платы: проверка работоспособности осуществляется в первую очередь на моделировании, т.е. программно (на самом деле, 90% времени вы будете проверять все именно посредством моделирования).
|
||||
|
||||
В ходе выполнения лабораторных работ вы наверняка столкнетесь как с ошибками связанными с работой Vivado, так и с ошибками описания на языке SystemVerilog. В первую очередь, рекомендуется ознакомиться с текстом ошибки. В случае ошибок, связанных с языком SystemVerilog, чаще всего там содержится вся необходимая информация по её устранению. В случае, если текст непонятен, рекомендуется ознакомиться со [списком типичных ошибок](Other/FAQ.md).
|
||||
В ходе выполнения лабораторных работ вы наверняка столкнетесь как с ошибками, связанными с работой Vivado, так и с ошибками описания на языке SystemVerilog. В первую очередь, рекомендуется ознакомиться с текстом ошибки. В случае ошибок, связанных с языком SystemVerilog, чаще всего там содержится вся необходимая информация по её устранению. В случае, если текст непонятен, рекомендуется ознакомиться со [списком типичных ошибок](Other/FAQ.md).
|
||||
|
||||
Материал этой книги будет пестрить множеством ссылок, которые в электронной версии этой книги, разумеется, будут кликабельными. Однако, если вы имеете удовольствие читать эту книгу в "аналоговом" формате, для вашего удобства все ссылки будут представлены в виде сносок под соответствующей страницей в текстовом формате. Текстовый формат вместо QR-кодов выбран чтобы иметь возможность вбить ссылку вручную на компьютере (все ссылки будут представлены в формате Unicode, так что не беспокойтесь, что вам придется вводить что-то наподобие "https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%80%D0%B8%D0%B3%D0%B3%D0%B5%D1%80"). Кроме того, "умные" камеры современных смартфонов отлично справляются с распознаванием текстовых ссылок, поэтому авторы надеются что и с этой стороны отсутствие QR-кодов не произведет неудобств.
|
||||
Материал этой книги будет пестрить множеством ссылок, которые в электронной версии этой книги, разумеется, будут кликабельными. Однако, если вы имеете удовольствие читать эту книгу в "аналоговом" формате, для вашего удобства все ссылки будут представлены в виде сносок под соответствующей страницей в текстовом формате. Текстовый формат вместо QR-кодов выбран чтобы иметь возможность вбить ссылку вручную на компьютере (все ссылки будут представлены в формате Unicode, так что не беспокойтесь, что вам придется вводить что-то наподобие "https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%80%D0%B8%D0%B3%D0%B3%D0%B5%D1%80"). Кроме того, "умные" камеры современных смартфонов отлично справляются с распознаванием текстовых ссылок, поэтому авторы надеются, что и с этой стороны отсутствие QR-кодов не произведет неудобств.
|
||||
|
||||
Большая часть информации, касающаяся архитектуры RISC-V взята напрямую из спецификации. Поскольку работа над спецификацией все ещё идёт (хотя базовый набор инструкций rv32i уже заморожен и не изменится), чтобы ссылки на конкретные страницы спецификации имели смысл, они будут даваться на следующие версии двух документов:
|
||||
|
||||
|
@@ -17,7 +17,7 @@
|
||||
|
||||
## История появления ПЛИС
|
||||
|
||||
До появления интегральных схем, электронные схемы собирались из отдельных элементов, как модель, собранная из кубиков Lego. В случае, если при сборке электронной схемы была допущена ошибка, вы могли исправить её ручной корректировкой соединения элементов подобно исправлению ошибки, допущенной при сборке модели Lego.
|
||||
До появления интегральных схем электронные схемы собирались из отдельных элементов, как модель, собранная из кубиков Lego. В случае, если при сборке электронной схемы была допущена ошибка, вы могли исправить её ручной корректировкой соединения элементов подобно исправлению ошибки, допущенной при сборке модели Lego.
|
||||
С улучшением технологических процессов произошла миниатюризация базовых элементов, из которых состоят электронные схемы, что привело к появлению интегральных схем — электронных схем, выполненных на полупроводниковой подложке и заключенных в неразборный корпус.
|
||||
В большинстве случаев, исправить ошибку, допущенную при разработке и изготовлении интегральной схемы становится невозможным. С учетом того, что изготовление прототипа интегральной схемы является затратным мероприятием (от десятков тысяч до миллионов долларов в зависимости от тех процесса и площади изготавливаемого кристалла), возникла необходимость в способе проверки прототипа схемы до изготовления её прототипа. Так появились **программируемые логические интегральные схемы** (**ПЛИС**).
|
||||
ПЛИС содержит некое конечное множество базовых блоков (примитивов), программируемые блоки межсоединений примитивов и блоки ввода-вывода. Подав определенный набор воздействий на ПЛИС (**запрограммировав** её), можно настроить примитивы, их межсоединения между собой и блоками ввода-вывода, чтобы получить определенную цифровую схему. Удобство ПЛИС заключается в том, что в случае обнаружения ошибки на прототипе, исполненном в ПЛИС, вы можете исправить свою цифровую схему, и повторно запрограммировать ПЛИС.
|
||||
@@ -41,19 +41,19 @@
|
||||
|
||||
Существует множество логических вентилей, но чаще всего используется четыре из них: **И**, **ИЛИ**, **Исключающее ИЛИ**, **НЕ**. Каждый из этих элементов принимает на вход **цифровое значение** (см. [**цифровая схема**](#цифровые-схемы)), выполняет определенную **логическую функцию** над входами и подает на выход результат этой функции в виде **цифрового значения**.
|
||||
|
||||
Логический вентиль **И** принимает два входа и выдает на выход значение `1` только в том случае, если оба входа равны `1`. Если хотя бы один из входов `0`, то на выходе будет `0`. На схемах, логический вентиль **И** отображается следующим образом:
|
||||
Логический вентиль **И** принимает два входа и выдает на выход значение `1` только в том случае, если оба входа равны `1`. Если хотя бы один из входов `0`, то на выходе будет `0`. На схемах логический вентиль **И** отображается следующим образом:
|
||||
|
||||

|
||||
|
||||
_Рисунок 1. Обозначение логического вентиля **И**._
|
||||
|
||||
Логический вентиль **ИЛИ** принимает два входа и выдает на выход значение `1` в случае, если хотя бы один из входов равен `1`. Если оба входа равны `0`, то на выходе будет `0`. На схемах, логический вентиль **ИЛИ** отображается следующим образом:
|
||||
Логический вентиль **ИЛИ** принимает два входа и выдает на выход значение `1` в случае, если хотя бы один из входов равен `1`. Если оба входа равны `0`, то на выходе будет `0`. На схемах логический вентиль **ИЛИ** отображается следующим образом:
|
||||
|
||||

|
||||
|
||||
_Рисунок 2. Обозначение логического вентиля **ИЛИ**._
|
||||
|
||||
Логический вентиль **Исключающее ИЛИ** принимает два входа и выдает на выход значение `1` в случае, если значения входов не равны между собой (один из них равен `1`, а другой `0`). Если значения входов равны между собой (оба равны `0` или оба равны `1`), то на выходе будет `0`. На схемах, логический вентиль **Исключающее ИЛИ** отображается следующим образом:
|
||||
Логический вентиль **Исключающее ИЛИ** принимает два входа и выдает на выход значение `1` в случае, если значения входов не равны между собой (один из них равен `1`, а другой `0`). Если значения входов равны между собой (оба равны `0` или оба равны `1`), то на выходе будет `0`. На схемах логический вентиль **Исключающее ИЛИ** отображается следующим образом:
|
||||
|
||||

|
||||
|
||||
|
@@ -200,7 +200,7 @@ set_property -dict { PACKAGE_PIN C12 IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { resetn
|
||||
|
||||

|
||||
|
||||
Теперь, мы можем посмотреть на "внутренности" нашей ПЛИС `xc7a100tcsg324-1` и то, как через её примитивы будет реализована наша схема. Для этого, необходимо отрыть имплементированное устройство: `Implementation -> Open implemented design`. Откроется следующее окно:
|
||||
Теперь, мы можем посмотреть на "внутренности" нашей ПЛИС `xc7a100tcsg324-1` и то, как через её примитивы будет реализована наша схема. Для этого необходимо отрыть имплементированное устройство: `Implementation -> Open implemented design`. Откроется следующее окно:
|
||||
|
||||

|
||||
|
||||
|
@@ -10,6 +10,6 @@
|
||||
|
||||
И в довершение, вам предлагается прочитать документ "[Implementation Steps](./Implementation%20steps.md)". Этот документ дополнит ваше понимание о принципе работы ПЛИС и позволит посмотреть на некоторые её реальные элементы изнутри.
|
||||
|
||||
Обратите внимание, что во втором абзаце не было использовано слово "поймете". Часто это слово несет не тот смысл. Можно прочесть документ и **понять** каждое его слово, но не постигнуть смысла, который в этих слова лежал (**слышать**, но не **слушать**). В романе Роберта Хайнлайна "_Чужак в чужой стране_" вводится особое марсианское слово, непереводимое на земной язык: "**грокать**", которое имеет множество значений. В первом приближении можно подумать, что это слово переводится как "понять", однако это не так. Например, на Марсе очень мало воды и процесс её питья марсианами (по сюжету романа, разумеется) является целым ритуалом, и обозначается этим же словом "грокать". Грокать что-то — означает что это что-то стало частью твоего естества. В отношении информации это означает, это информация стала частью тебя, изменила то как ты думаешь. Грокать — это постичь что-то на самом глубинном уровне, это видеть девушку в красном сквозь завесу падающих зеленых символов. Даже этот абзац расписан для того, чтобы вы не просто поняли что эти документы важно понять — а грокнули то, что эти документы важно грокнуть.
|
||||
Обратите внимание, что во втором абзаце не было использовано слово "поймете". Часто это слово несет не тот смысл. Можно прочесть документ и **понять** каждое его слово, но не постигнуть смысла, который в этих слова лежал (**слышать**, но не **слушать**). В романе Роберта Хайнлайна "_Чужак в чужой стране_" вводится особое марсианское слово, непереводимое на земной язык: "**грокать**", которое имеет множество значений. В первом приближении можно подумать, что это слово переводится как "понять", однако это не так. Например, на Марсе очень мало воды и процесс её питья марсианами (по сюжету романа, разумеется) является целым ритуалом, и обозначается этим же словом "грокать". Грокать что-то — означает что это что-то стало частью твоего естества. В отношении информации это означает, это информация стала частью тебя, изменила то, как ты думаешь. Грокать — это постичь что-то на самом глубинном уровне, это видеть девушку в красном сквозь завесу падающих зеленых символов. Даже этот абзац расписан для того, чтобы вы не просто поняли, что эти документы важно понять — а грокнули то, что эти документы важно грокнуть.
|
||||
|
||||
На самом деле не важно, каким словом будет обозначен результат вашего прочтения. Важно то, что если после того как вы прочтете эти документы, на лабах вы будете употреблять словосочетания наподобие: "_объявляем переменную_", значит что-то пошло не так, и образ вашего мышления все еще заперт в парадигме "программирования". Это не то чтобы плохо, просто усложнит вам процесс изучения и выполнения лабораторных работ.
|
||||
|
@@ -28,7 +28,7 @@ _Рисунок 3. Структурная схема intel 4004[[2]](https://en.
|
||||
_Рисунок 4. Структурная схема блока аппаратного шифрования по алгоритму AES[[3]](https://iis-people.ee.ethz.ch/~kgf/acacia/acacia_thesis.pdf)._
|
||||
|
||||
Заметьте, что даже этот блок не является атомарным. Каждая операция Исключающего ИЛИ, умножения, мультиплексирования сигнала и таблицы подстановки — это отдельные блоки, функционал которых еще надо реализовать.
|
||||
В какой-то момент, инженеры поняли, что проще описать цифровую схему в текстовом представлении, нежели в графическом.
|
||||
В какой-то момент инженеры поняли, что проще описать цифровую схему в текстовом представлении, нежели в графическом.
|
||||
Как можно описать цифровую схему текстом? Рассмотрим цифровую схему полусумматора:
|
||||
|
||||

|
||||
|
@@ -160,7 +160,7 @@ _Рисунок 3. Цифровая схема модуля half_adder, сген
|
||||
|
||||
Схема похожа на _рис. 1_, но как проверить, что эта схема не содержит ошибок и делает именно то, что от нее ожидается?
|
||||
|
||||
Для этого необходимо провести моделирование этой схемы. Во время моделирования на вход схемы подаются входные воздействия. Каждое изменение входных сигналов схемы приводит к каскадному изменению состояния внутренних цепей, которые в итоге меняют выходные сигналы.
|
||||
Для этого необходимо провести моделирование этой схемы. Во время моделирования на вход схемы подаются входные воздействия. Каждое изменение входных сигналов схемы приводит к каскадному изменению состояний внутренних цепей, которые в итоге меняют выходные сигналы.
|
||||
|
||||
Подаваемые на схему входные воздействия формируются верификационным окружением. Верификационное окружение (или тестбенч) — это особый несинтезируемый модуль, который не имеет входных или выходных сигналов. Ему не нужны входные сигналы, поскольку он сам является генератором всех своих внутренних сигналов, и ему не нужны выходные сигналы, поскольку этот модуль ничего не вычисляет, только подает входные воздействия на проверяемый модуль. Внутри тестбенча можно использовать конструкции из несинтезируемого подмножества языка SystemVerilog, в частности программный блок `initial`, в котором команды выполняются последовательно, что делает этот блок чем-то отдаленно похожим на проверяющую программу. Поскольку изменение внутренних цепей происходит с некоторой задержкой относительно изменений входных сигналов, при моделировании есть возможность делать паузы между командами. Это делается с помощью специального символа #, за которым указывается количество отсчётов времени симуляции, которое нужно пропустить перед следующей командой.
|
||||
|
||||
@@ -211,7 +211,7 @@ _Рисунок 4. Временная диаграмма, моделирующа
|
||||
|
||||
_Рисунок 5. Схема четырехбитного сумматора._
|
||||
|
||||
Фиолетовой линией на схеме показаны провода, соединяющие выходной бит переноса сумматора предыдущего разряда, с входным битом переноса сумматора следующего разряда.
|
||||
Фиолетовой линией на схеме показаны провода, соединяющие выходной бит переноса сумматора предыдущего разряда с входным битом переноса сумматора следующего разряда.
|
||||
|
||||
Как же реализовать модуль, состоящий из цепочки других модулей? Половину этой задачи мы уже сделали, когда писали тестбенч к однобитному полусумматору в _Листинге 2_ — мы создавали модуль внутри другого модуля и подключали к нему провода. Теперь надо сделать то же самое, только с чуть большим числом модулей.
|
||||
|
||||
|
@@ -101,11 +101,11 @@
|
||||
|
||||
<details>
|
||||
<summary> Радиотехники </summary>
|
||||
Использование радиоволн сегодня помогает в решении огромного круга задач связанных с передачей информации/энергии на расстояние, локацией, позиционированием, изучением свойств объектов отражения и многим другим на что только фантазии хватит. На практике радиоволны оказываются удивительно полезными, и для того чтобы управлять ими и извлекать из них максимум, используются антенны. Эти устройства могут быть довольно сложными, и за ними должны стоять профессионалы, способные их создать. Управляют антеннами, контролируют их и получают с них информацию специальные устройства, которые, в конечном итоге, преобразуют радиосигналы в электрические цифровые, или наоборот.
|
||||
Использование радиоволн сегодня помогает в решении огромного круга задач, связанных с передачей информации/энергии на расстояние, локацией, позиционированием, изучением свойств объектов отражения и многим другим на что только фантазии хватит. На практике радиоволны оказываются удивительно полезными, и для того, чтобы управлять ими и извлекать из них максимум, используются антенны. Эти устройства могут быть довольно сложными, и за ними должны стоять профессионалы, способные их создать. Управляют антеннами, контролируют их и получают с них информацию специальные устройства, которые, в конечном итоге, преобразуют радиосигналы в электрические цифровые, или наоборот.
|
||||
|
||||
Современные микросхемы СВЧ (сверхвысоких частот), которые используются в антенных устройствах, часто являются программируемыми. Это означает, что они либо содержат в себе процессор, либо спроектированы для взаимодействия с процессорами. Чтобы раскрыть потенциал этих микросхем, вам нужно знать, как работают процессоры. Понимание их функций также пригодится в области радиотехники, особенно если вам нужно управлять сигналами в строгие временные рамки.
|
||||
|
||||
Радиотехника — это не только работа с радиосигналами, но и их обработка. Иногда нужно обрабатывать сигналы очень быстро. В таких случаях важно знать, какой вычислитель выбрать, чтобы обеспечить точность обработки в установленные временные рамки и при этом не превысить требования по энергопотреблению. Без понимания АПС вы не сможете решать такие задачи. Ведь приходится выбирать из множества устройств, включая микроконтроллеры и процессоры цифровой обработки сигналов с различными характеристиками, ПЛИС. А как это сделать, если даже не понимаешь что это такое.
|
||||
Радиотехника — это не только работа с радиосигналами, но и их обработка. Иногда нужно обрабатывать сигналы очень быстро. В таких случаях важно знать, какой вычислитель выбрать, чтобы обеспечить точность обработки в установленные временные рамки и при этом не превысить требования по энергопотреблению. Без понимания АПС вы не сможете решать такие задачи. Ведь приходится выбирать из множества устройств, включая микроконтроллеры и процессоры цифровой обработки сигналов с различными характеристиками, ПЛИС. А как это сделать, если даже не понимаешь, что это такое.
|
||||
|
||||
По сути, радиотехник – это специалист, который может не только посчитать антенну, но и создать ее, а также разработать систему управления, сбора и обработки данных с использованием знаний АПС.
|
||||
|
||||
|
Reference in New Issue
Block a user