Актуальность использования процессоров в современных изделиях уже давно не подлежит сомнению. Развитие элементной базы микроэлектроники обеспечивает для разработчиков постоянное повышение тактовой частоты интегральных микросхем, увеличение степени интеграции, снижение энергопотребления и стоимости. Однако по мере перехода к более совершенным технологическим процессам возрастает объем финансовых вложений, которые необходимо произвести для начала выпуска полупроводниковых кристаллов. Ввиду этого очень важно проектировать микросхемы, обеспечивающие высокую гибкость применения и не теряющие свою актуальность при несущественных изменениях алгоритмов, которые требуется реализовать.
Устройствами, которые обеспечивают для разработчика большой спектр возможностей при разумных параметрах производительности, энергопотребления и стоимости, являются процессоры. Кроме их очевидного применения в компьютерах, планшетах, смартфонах и подобном оборудовании, однозначно воспринимающимся как «компьютер», с помощью процессоров удобно автоматизировать управление широким спектром устройств – от бытового оборудования до промышленных систем производства, транспорта и связи. В этой связи владение навыками проектирования процессоров может оказаться полезным даже для инженеров, напрямую не занимающихся их проектированием в качестве конечных изделий. Реализация специализированного процессора для решения частной задачи может стать эффективным инструментом проектирования.
Широкому распространению специально разрабатываемой цифровой электроники способствует наличие на рынке программируемых логических интегральных схем (ПЛИС). Эти устройства представляют собой цифровые микросхемы с регулярной структурой логических блоков, соединения между которыми осуществляются электрическим способом, без необходимости использования дорогостоящего оборудования. Проектирование цифровых микросхем, включая процессоры, становится похожим на процесс программирования.
Данный курс излагает основы цифровой электроники, архитектуры ПЛИС компании Xilinx, рассматривает основы проектирования с применением языка описания аппаратуры VHDL. В завершающей части курса рассматриваются основы проектирования процессоров.