Metodologia




Descripción en VHDL de arquitecturas para implementar el algoritmo CORDIC



Capítulo 2

Metodologías de diseño de hardware

Las metodologías de diseño de hardware denominadas Top-Down, basadas en la utilización
de lenguajes de descripción de hardware, han posibilitado la reducción de los costos en la
fabricación de circuitos integrados. Esta reducción se debe a laposibilidad de describir y verificar el
funcionamiento de un circuito mediante la simulación del mismo, sin necesidad de implementar un
prototipo físicamente.
2.1 Herramientas CAD

La metodología de diseño asistida por compuatdora (Computer Aided Design, CAD),
emplea técnicas gráficas para soportar el proceso de diseño. La introducción de dichas técnicas en el proceso de diseño de circuitoselectrónicos es fundamental, ya que mas allá de proveer interfaces gráficas para asistir el proceso, brinda la posibilidad de simular y verificar la descripción antes de llevar a cabo su implementación, minimizando el costo de elaborar circuitos potencialmente defectuosos y acelerando el diseño global [20].
El diseño de hardware tiene un problema fundamental, que no existe en el diseño de software.Este problema es el alto costo del ciclo de diseño-prototipación-verificación (figura 2.1), ya que el costo del prototipo por lo general es bastante elevado.

Diseño



Verificación Prototipación





Figura 2.1





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Descripción en VHDL de arquitecturas para implementar el algoritmo CORDIC

Por lo tanto se busca minimizar el costo del ciclo anterior, incluyendola fase de prototipación únicamente al final del mismo. Esto se consigue mediante la inclusión de una fase de simulación y verificación que elimina la necesidad de elaborar físicamente un prototipo.
En el ciclo de diseño hardware las herramientas CAD están presentes en todos los pasos. En
primer lugar en la fase de descripción de la idea, que será un sistema eléctrico, un diagrama enbloques, etc. Luego en la fase de simulación y verificación en donde las diversas herramientas
permiten realizar simulación por eventos, funcional, digital o eléctrica considerando el nivel de
simulación requerido. La última etapa es comprendida por herramientas especializadas en la
fabricación del circuito propiamente dicho y se orientan a la fabricación de circuitos impresos o
CircuitosIntegrados de Aplicación Específica (Application Specific Integrated Circuits, ASIC).
Estas herramientas permiten realizar microcircuitos así como la programación de dispositivos que
así lo requieran.
A continuación se enumeran y explican brevemente algunas de la posibles herramientas que pueden utilizarse durante el diseño e implementación del hardware:
Descripción mediante esquemas: Consiste endescribir el circuito mediante un esquema que representa la estructura del sistema. Mas allá de un simple diagrama de líneas puede incluir información sobre tiempos, referencias, cables, conectores, etc.
Grafos y diagramas de flujo: La descripción se realiza por medio de grafos, autómatas o redes de Petri. La diferencia con la captura de esquemas es que este tipo de descripción es funcional ode comportamiento y no de estructura como sucede en el caso anterior.
Lenguajes de descripción: Son lenguajes de computadora especializados que permiten describir un circuito digital. Esta descripción usualmente se puede llevar a cabo a diferentes niveles. Puede ser estructural, en donde se muestra la arquitectura del diseño, o bien de comportamiento, en donde se describe el comportamiento ofuncionamiento del circuito global y no de los componentes por los cuales está compuesto.
Simulación de sistemas: Estas herramientas se utilizan para la simulación global del sistema. Los componentes que se simulan son de alto nivel, es decir del producto una vez terminado.
Simulación funcional: Este tipo de simulación se utiliza para validar el funcionamiento de un sistema digital a bajo nivel...