lecture 2 - introduction to fpgas · there is four level of 2-to-l multiplexer circuits the...

7
! " # ! ! % %! ! ! ! ! # ' ! !% # # ' % ! % ' #& $"& ! % "% !' "& ! !& ! ( & %! ! % ) ! ! # ! ' ! ! !' %& %! ! % ! ! % ' !% ! #! "% '

Upload: others

Post on 17-Mar-2020

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Lecture 2 - Introduction to FPGAs · There is four level of 2-to-l multiplexer circuits The 16-inputs to the mux tree determine the Boolean function to be implemented as in a truth-table

���������� ���� ������� ������������������� ����� ���������������������������� ��������� ��������� ���������������������� �� ����!����������������� ��������������� �������������������������� ������������ ������"������������������������������#���������!�������� ����������������� ����������������������� �������������� �� ������������� ���� ������������������������������� ��������� ���������������������������������� �����������������������������������������������������������!

��� �%����%�!������������! ��������� �������� �������!� ��!������� ����!������ ����������#������'����!������ �����!%� ���������#� ������������ ���������������������� ����������#�����������������'�� ����������%������!��� �������%�����'��� �������#&��$�����"�&�����!������ ����������%�����"��%������ ��!��'

��"�� ������&�� ��������� �����������! �������������� �������!��&�!��������������(�� ������&�%�!���!������ ����%�������������������� ������ ����)����������������!�����!��� #�����! ������������� ��������'�������������� ��� �����������!������������������ ����!������������������������ �������!� �'����������%&�%�!���!������ ����%��!����������!��������%������������������'������� !�� ��%��!���������#�!����� ����"��%�����'

Page 2: Lecture 2 - Introduction to FPGAs · There is four level of 2-to-l multiplexer circuits The 16-inputs to the mux tree determine the Boolean function to be implemented as in a truth-table

��������������� �������������������������������������������������� �����������#��������������������� ����������������������$����������������������������������������# ���"�����$����������������������������������� �������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������!�����������"���� ��������������������#�����$�

���������"��������������������������"������& ������������������������� �������������������������%�������������$���������������"��������������*����������������' ����)������($���������������������������������"��!�������#������"�����"#������������������#����������� ���������������"$

���������������������������������������"�������������������� ��������������������$�������������������������������������������� ������������"$

Page 3: Lecture 2 - Introduction to FPGAs · There is four level of 2-to-l multiplexer circuits The 16-inputs to the mux tree determine the Boolean function to be implemented as in a truth-table

�#�+��(��'��"�����/���#)���!����&#''�(��������#���&#�&�!!�� ��#������*�����"�(�����&'(�-��&0�+��&��(���)'�&���"�$&#�&�!�+��(�(��� #������(���#�'�7����(��������#&�� ��#&�'#!���#&!�#�����5#�5�� ������!$ �!�"(�(�#"8�#&��"�����&0�-#)��'���)'�&0���"�3$&#�&�!4�(������$�(#�$�&�#&!�(��(� #�����)"�(�#"2���#+�+����"������"#(��&� �-�&�#��)'�&�$&#�&�!!��� �(-�6 -#)���"�$&#�&�!��#+�(��'�� #������(�'��&���#""��(���(#��(��&.��"�(��(�+�-0�+����*������"�&� �$&#�&�!!�� �� #�������$2���" ����(���!��&#$&#��''#&�+��&��(���$&#�&�!��'��)'(�(����"'(&)�(�#"�(#���,�����(� ���&�+�&�0���&��-#)���"�$&#�&�!�(�����&�+�&���('� �.

������&'(������+�'��"(&#�)�����-��� �",��"�;>=<2��(���'��&&�-'�#�� #����� #��'�+������&��$&#�&�!!�� �2��(��'�')&&#)"�����-��� ���������� �������� �����0�+������ #+'�(���)'�&�(#�����"��(����"(�&�#""��(�#"'���(+��"�(��� #����� #��'2��(�� '#���'� #('�#��*�&-�� �,�� ���"$)(��"��#)($)(���&�)�('�7$&#�&�!!�� ���#&���0��� ���"��#(��&��"(�&�����'(�"��&�'82

�#+���-'0�(��&���&��(+#�!��#&�$ �-�&'��"�(���������#!��"1��� �",��"��� (�&��7"#+�$�&(�#��"(� 82�����'��(+#��#!$�"-��#!�"�(��>:A�#��(��������!�&��(�+�(��&#)�� -��%)� �'��&�2

��%�&$��!!��� $����� �����+��! $���#�%����!������!���$�!' �� ���&��� �%�����$%�$������-��%�#������$�%���#��!������!�����������������-��..+���)"�����)�� �����! $�$%$�!����/,� "&%��!!�,&"�������-���.�� �����,���"��!"+����%�&$��!#� !'� ���%!�'!##)���!&%��!'�%���/,�����$���"���� %���� %�# ���)+��&$%�%#��%�%��$��$���/,� "&%��!��� �%!#������#�&�%�'�����"#!�&��$�! ��!&%"&%�$�� ����$�$�!' ���#�+������������ �����#��%�#�$%����$�%��%�%���/,������ ����&$�#����� ���-!#�"#!�#�������.�%!���"���� %�� ��/,� "&%��!!��� ��& �%�! +�$�'��'����$�����%�#*�%����!!�&"�%������$���%&���)���"���� %���'�%�����& ���!���&�%�"��(�#$+��

Page 4: Lecture 2 - Introduction to FPGAs · There is four level of 2-to-l multiplexer circuits The 16-inputs to the mux tree determine the Boolean function to be implemented as in a truth-table

������������������������ ��� ������$����������� �����"��������������������������"������'��$������$����������"��������������������������������������������������������������$����������"������������������� �����������������������������*����������$������������"����+'� ����#��������������!�������������"���������������"������'������%����������!��������"�������������������������� ���� ������"�����������"������������������"�������*������"&����(��"���$���"�����(������+'��

��������!��� ������ ����������������������������� ����������"������'��$������$���!��$�����������������������������������������������*�'�'�+���������!��������������'

�����������!�����������������������������������������������������������������������) �����������������������������������'��

�$"�$� �!���!�������%��������1���� ������2.�!�#$"�$� �!�����" #'&�$�"$� ��$"#$"��%%"$-�)��%�!��&"�&����" #'&�$��!%&$'�&�"!��"��%��%�/80%��!��/70%.�����%���$���!&�$#$�&���4"$����"���5��+�&����" #'&�$�)�����)�����"��")�&����!%&$'�&�"!�&"�#�$�"$ �&�%�%.������ ��$"#$"��%%"$�!���%�&"��������&��%��#$"�$� ��"��%��"!&�!'"'%�+��"$��&�&"��'!�&�"!.

!�����%-�+"'�"!�+�!����&"����� ��� &������#� ����"!�#")�$3'#.���"'��")!�"���&"�&������#������������ 4��%"���&%��!�/80%��!��/70%5-�)�������&�$ �!�%�&����"�����'!�&�"!%�#�$�"$ ����+�&���"������� �!&%-��!��&����!&�$�"!!��&�!��%)�&���%��!�"$��$�&"��"!!��&�&��������$�!&��%�&"��&��$�&"� ����'#�+"'$���$�'�&.� !���&�����&%&$�� ��%�$����(��-�&��������!"��"!��$�!���%��&"�$����&���80%��!��70%�����!-�(�$+�'!������� ��$"#$"��%%"$�)�������%�&"��"!&�!'���+����"��!��&��� ����!���!%&$'�&�"!%.�����&0%�)�+�)��%�+�&��&�)������ ��� �!������4�!%&����"��#$"�$� �!���!�����-���&�"'���&���&)"�)"$�%��$��'%����!&�$���!�����+5.

���&���##�!%�)��!�+"'��"!���'$���!�����,���&�'%��"!%���$�&���:3�!#'&���%���$�'�&.�����%��%�&+#�����+�� #�� �!&�'%�!����&$���"���"'$���+�$%�"��93�!#'&�&"�83"'&#'&� '�&�#��*�$%.�������!&�$����$�'�&��%�����(�!���������8;3&"38� '�&�#��*�$�'%�!��&���:��!#'&%�������%�&����"!&$"��"��&�������&$��.���"$��*� #��-���������<�7777-�&��!�&���&"#3 "%&��!#'&�"��&��������%�$"'&���&"���"'&#'&.

!�&��%�)�+-�������"$ %�&����!#'&��"�' !%�"����&$'&��&����.���"$�:3�!#'&%-�&���&$'&��&�������%�8;��!&$��%.������"'&#'&����"$������"��&���&$'&��&������!&$+��"$$�%#"!�%�&"�&����!#'&�"��&������.��"!���'$�&�"!��!("�(�%���*�!��&����!#'&%�&"�&���8;3&"38������+�%&"$�!��/80�"$�/70��!�&���$���%&�$%��.�����!��!��&���8;�(��'�%�%&"$��-�+"'���!����!���&"�&$'&�3&�����&"��!+&��!��+"'�)�!&.

Page 5: Lecture 2 - Introduction to FPGAs · There is four level of 2-to-l multiplexer circuits The 16-inputs to the mux tree determine the Boolean function to be implemented as in a truth-table

�&��&%�!�+(��* ��'(&�(�$$��#��(&+*!%�1�#�*�+)�#&&"��*� &-�* ��(&+*!%���!(�+!*�-&(")2����"���!#!%.�������������!(�+!*�9�(��%��#&�")�!%�)#!���?:2��� !)��#&�"��&%*(&#)�* ���&%%��*!&%)���*-��%��&+(� &(!0&%*�#�� �%%�#)��%���&+(�,�(*!��#�� �%%�#)2��� ���!�$&%��) �'����#&�"�!)���'&*�%*!�#�!%*�(�&%%��*�)!*�2��%)!���* ��)-!*� ��#&�"��!(�+!*1�* �(���(��>�*(�%)!)*&(�)-!*� �)�- !� ��(��!%!*!�##/��##�����9&(�&'�%��!(�+!*:2��

� ����*��!%'+*�&������)-!*� �!)��&%*(&##����/�* ��&+*'+*�&����=7�!*�(��!)*�(�9�2�2���=7�!*��7��:2����* ��(��!)*�(�)*&(�)���3=41�* ��(&+*!%��*(�%)!)*&(�-!##� �,��!*)���*���(!,�%� !� 2��!%���* ��*(�%)!)*&(�!)��%�% ���*(�%)!)*&(1�!*�-!##����&$���&%�+�*!%�2��%�* !)�-�/1��&%�!�+(!%��* ��(&+*!%��(�)&+(��)�)!$'#/�$��%)�* �*�* ���&((��*�3=4)��%��3<4)��(��)*&(���!%�* ��(��!)*�()�* �*��&%*(&#�* �)��(&+*!%��*(�%)!)*&()2

�)�/&+�-&+#���.'��*1�*/'!��##/��%������-&+#�� �,�� +%�(��)�&��* &+)�%�)�&��* �)��(&+*!%��)-!*� �)1�$&)*�&��* �)���(�����2���%���'(&�(�$$��1�* ��!%*�(�&%%��*!&%)��(��$���2�� ���&#��#!%�)�!%�* ���!��(�$���&,��9��*�(�'(&�(�$$!%�:�) &-)�* ��'(&�(�$$����&%%��*!&%)2

�!*)*��$�!%�&($�*!&%�+)����&(��&%�!�+(�*!&%�'+('&)���(��+)+�##/�)*&(���&%����#�) �$�$&(/�� !'1�- !� �!)��&-%#&���*&�* ��������+(!%��'&-�(7+'�8 )!$!#�(�*&�5�&&*!%��+'����&$'+*�(62����%���* !)�!)��&%�1�* �������!)�'(&��$$���*&�'�(�&($���)'��!�!��+)�(��+%�*!&%�9�2�2�/&+(���)!�%�!%�* �������.'�(!$�%*:2

�#*�(%�*!,�#/�/&+���%�)�%��* ���!*)*(��$�*&�* �������,!�����&$'+*�(��&%%��*!&%�*&�* ��� !'2���%�* ����=7�����&�(�1�!*��&�)��&* 2���&-�(+'���=�-!##��&%�!�+(��* ���/�#&%���������� !'�*&���5-�!*!%�6�$&��1�- !� �$�"�)�* ����=��&�(��*�#"�*&�* ���&$'+*�(�,!��* ������'&(*�- !#���#�) !%��* ��#!� *)�����%�����2���&+�* �%�)�%��*&�* ���&�(�����!*)*(��$�&��/&+(���)!�%�,!��* ������'&(*2

��

��%�&$�� (�� ���%�%��������%��%�* &�(����&$��� #�%��$�� &#$�.��������%�#���*�� ������������$���� #����'������!# �#��������� ����������%�%����%���$��!���60��!&%�����%��%�(����'��� �$���#���&!�% �� (.�����������%��$������!%�'��� ����� �&��� #����.��

�����������%����&!�% �8�� �������!&%�$�����$�����!# �&��$�� &#� &%!&%$�(�%�� #�(�%� &%���#���$%�#.������%� ����*-������������$ �����!�#� #��%����&��%� �� ����40��%�����#*��&�������#.

�$���&$�#� ��%����*�� ���������-�* &�� �/%���%&���*������% �( ##*�% ��&����� &%��)��%�*�� (�%��������$�� ����&#���% ���!�����%�* &#���$���.����������$ �%(�#��(����%������#�� ��%�����!!������%(����* &#���$��������%���!�*$�������!�����%�%� ��&$����%������$.��%��$�� (�'�#�&$��&��% ��� (�%��%��$�%���%���� � �*��' �'�$-�� #������� #��� �!����%���!# �#��������� ����������%$��#����������'�� !����*�%������&���%&#�#$���� #��#�% ���!# '��%����#���&%���+�%� �� ��%�������$.

�����*�� ����� ��%�����30� ��� �#����$�54-222����$-�(������ &�������$%���%���% �����"&�'����%�% �879�%��� ���$%*�����$.���&%%����%��$����� �%�)%-�* &�� &���!&%� �% �%��$� ������!�4-222�540��%�����#*�����#���#�&�%$,

Page 6: Lecture 2 - Introduction to FPGAs · There is four level of 2-to-l multiplexer circuits The 16-inputs to the mux tree determine the Boolean function to be implemented as in a truth-table

��

�����*��! �����$��&����!#��%�� ��&$%�� �� ���(�%�����& ���!��!��������� %$�/!#���$0-���&#����"�� �%�����3��!�#����$�54,222���$,�(������$��#!& ��97�!���$%*���6.� "&%�����$-�� �%!"�!��%��%,��%���$!���$�!'�#�6���%�!��������������!#*,�98��� ���!��$�/%!��!��&�%�"�*.���&�&��%��!"�#�%�! $� �������!#�$�� ���"#!��$$� �0,�� ���'� ����&��.�!#���������#!"#!��$$!#+

�%���$���#�.�!����%!���"���� %� ����� %�#�����/%!���$%�"�#�"��#��$0�� ���)%�# ������!#*�� %�#�����%!��! ��%�%!��)%�# ������!#*-���%��$���%#&�*�"!(�#�&�����"�! %!�(�����! ���!&�����"���� %�� �� %�#������%�������%#! ���$*$%��-�����#��!#����%�#�������%��$��*��! �����*$%��.! .���"�/�!�0-

��

�$'�)��(��$*'(�0�.$*�,�!!������(��#�#����'�*�)(�*(�#��)����'���+�'(�$#�$��)�����(��#�(*�)�� #$,#��(��*�')*(��'�"���)���'$"�#)�!2�!)�'�1���$*���#��$,#!$���.$*'�$,#��$%.�$#)$�.$*'�#$)��$$ �"����#�0�$'�.$*���#�*(��)���+�'(�$#(�)��)��'���#()�!!����#��#.���(�!$��)����#.,��'���#�)�����%�')"�#)1��

���(�+�'.�%$,�'�*!���(��#�)$$!��$#)��#(��+�'.)��#��.$*�#����)$���(��#����$"%!�-�����)�!�(.()�"� ��� ��� ���� ������/���$,�+�'0�)���($�),�'��$#!.�'*#(�$#���)��'��������#�$,(�$'����#*-�$%�'�)�#��(.()�"1����.$*��'��*(�#�������0�.$*�,$*!��#����)$�'*#�����')*�!������#���%%!���)�$#(�4(*����(���')*�!��$-5��#���#()�!!���#�$,(�$'��#*-����$'���#()�!!�#���*�')*(�($�),�'�1

��,�'��)��)�)���($�),�'���(�+�'.�!�'���3 .$*�#����)$���+��(�+�'�!����$���'�����( �(%���1������"�#�"*"�'�&*�'��������(�7��0��#��8����(�'��$""�#���1

��.$*'�!�%)$%��(�(*�)��!�0��$��$,#!$���)��(�($�),�'���#��%!�.�,�)���)��)��$"�1

Page 7: Lecture 2 - Introduction to FPGAs · There is four level of 2-to-l multiplexer circuits The 16-inputs to the mux tree determine the Boolean function to be implemented as in a truth-table

��

�������� ������������������������������������������#"������� !���������������������������� ����������� ������������������������� �$"�������� �������� ����������������!

��

������������������������"��������!������������������������������������� ����������"�������������������������������#�������������������������������������� ����� ������������������������