उन्होंने उप-राष्ट्रपति अर्डुइनो से एक वीडियो साक्षात्कार लिया और उनके शिक्षण स्कूली बच्चों के FPGA / FPGA और वेरिलोग के साथ चर्चा की

दूसरे दिन मैं मिले और कैथी जियोरी, वाइस प्रेसीडेंट ऑपरेशंस अरडूइनो यूएसए से एक लघु वीडियो साक्षात्कार लिया। हमने केटी के साथ एक नए रुझान पर चर्चा की, जो पहले से ही Arduino समुदाय को छू चुका है: चूंकि Arduino की मदद से माइक्रोकंट्रोलर की प्रोग्रामिंग पहले से ही कम या ज्यादा सीखी गई है, यह अगला कदम उठाने का समय है: स्कूली बच्चों को Verilog उपकरण और FPGA / FPGA माइक्रोक्रेसीपेट्स, लॉजिक मैट्रिसेस का वर्णन करने के लिए भाषा का उपयोग करना सिखाएं। चर कार्यों के साथ तत्व। और FPGA को आसान बनाने के लिए, यह 1970 के दशक में लोकप्रिय FPGAs के प्रीक्वल के रूप में लोकप्रिय इंटीग्रेशन चिप्स की छोटी डिग्री के साथ फिर से जीवित होने लायक अभ्यास है। यह सब भौतिकी और प्रोग्रामिंग, असतत तत्वों और माइक्रोकंट्रोलर्स, एक ट्रांजिस्टर और एक Arduino के बीच की खाई को बंद कर देगा।

FPGA और बोर्डों का उपयोग किसी भी निर्माता (Xilinx, Altera, Lattice, Digilent, Terasic) से किया जा सकता है, जो मैं नीचे लिखता हूं वह किसी विशेष कंपनी से बंधा नहीं है।

स्टैनफोर्ड के एक शिक्षक स्वेतलाना खुत्का ने कट्या के साथ बातचीत में हिस्सा लिया, जिन्होंने कैटी को कीव में एफपीजीए का उपयोग करने के लिए मुफ्त शिक्षण स्कूली बच्चों पर प्रयोग के बारे में बताया, कई कीव विश्वविद्यालयों के उत्साही शिक्षकों की मदद से। उसके बाद, मैंने सोवियत काल के बाद से नोवोसिबिर्स्क में युवा प्रोग्रामर के ग्रीष्मकालीन स्कूल में इस तरह के प्रयोग के लिए केटी योजनाओं के साथ साझा किया, और दो स्कूलों और एक सिलिकॉन वैली कॉलेज में एफपीजीए के कार्यान्वयन के बारे में उपस्थित अरुडिनो समुदाय के अन्य साथियों के साथ भी बात की।



FPGA के साथ मदरबोर्ड, जिसे कट्या अब सुझाती है, और जिसे मैं अपनी आवश्यकताओं के अनुकूल बनाने के लिए कुछ हद तक फिर से तैयार कर रहा हूं (इस बारे में एक अलग पोस्ट होगी):



नीचे मैं कीव प्रयोग के परिणामों के साथ-साथ भविष्य की कुछ योजनाओं के बारे में जानकारी दूंगा जो कि कार्यकर्ताओं द्वारा विकसित की जा रही हैं - शारीरिक शिक्षा स्कूलों और विश्वविद्यालयों के शिक्षकों को कीव, चेर्निगोव, नोवोसिबिर्स्क, मॉस्को, निज़नी नोवगोरोड, समारा, सेंट पीटर्सबर्ग, अल्माटी और अन्य शहरों में। कीव संगोष्ठी में, प्रतिभागियों ने एक कोड लॉक और सरल बाह्य उपकरणों (16-बटन कीबोर्ड, स्पीकर) के साथ एकीकरण के लिए राज्य मशीन बनाने के चरण में पहुंच गए। नोवोसिबिर्स्क में ग्रीष्मकालीन स्कूल में, हमारे पास अधिक समय होगा और हम छात्रों के साथ एक प्रोसेसर बनाने की कोशिश करेंगे। भविष्य में, भौतिक विद्यालयों के लिए FPGA पर डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स की मूल बातें पर एक वार्षिक पाठ्यक्रम बनाने की योजना है, जो स्कूली शिक्षा को समृद्ध कर सकता है, क्योंकि 1980 के दशक में इसे प्रोग्रामिंग तत्वों की शुरुआत से समृद्ध किया गया था।

हम इस पर विस्तार से चर्चा करेंगे:

1. स्कूली बच्चों को हार्डवेयर का वर्णन कैसे करें और FPGAs का उपयोग कैसे करें? कार्यक्रम का औचित्य।

स्कूली शिक्षा द्वारा प्रस्तुत दुनिया की तस्वीर में, भौतिकी और प्रोग्रामिंग के बीच, डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स को डिजाइन करने के सिद्धांतों के क्षेत्र में एक "अंधा स्थान" है। रोबोटिक्स और आर्डिनो के पाठ्यक्रम इस अंधे स्थान को बंद नहीं करते हैं, क्योंकि वे तैयार चिप्स की प्रोग्रामिंग करने के लिए नीचे आते हैं। एकीकरण की एक छोटी डिग्री के असतत तत्वों और माइक्रोक्रिस्केट्स के साथ अभ्यास, हालांकि मूल सिद्धांतों को पेश करने में प्रभावी है, 1960-1970 के दशक की प्रौद्योगिकियों पर आधारित हैं और इसमें आधुनिक डिजाइन का कोई लिंक शामिल नहीं है। स्कूल प्रयोग के लिए उपलब्ध हार्डवेयर डिस्क्रिप्शन लैंग्वेज (एनएलए) और एफपीजीए (प्रोग्रामेबल लॉजिक इंटीग्रेटेड सर्किट) चिप्स के तत्वों को प्रस्तुत करके एक ब्लाइंड स्पॉट को बंद किया जा सकता है - पुन: उपयोग करने योग्य लॉजिक तत्वों के मैट्रिक्स। इस प्रकार, दुनिया की तस्वीर अभिन्न हो जाती है, और बड़ी संख्या में युवा इंजीनियरों के उद्भव के लिए एक पर्यावरण के निर्माण में योगदान देता है, जिनके पास स्वयं ड्राइविंग कारों जैसे अनुप्रयोगों के लिए आधुनिक माइक्रोकिरिचिट के सभी पहलुओं का विचार है, और भविष्य में ऐसे उपकरणों के एक या किसी अन्य पहलू के डिजाइन के लिए विशेषज्ञ हैं।

स्कूल के पाठ्यक्रम में एनएलए और एफपीजीए की शुरूआत भी एक भौतिकी और गणित स्कूल में गणित और भौतिकी के पाठ्यक्रम से अच्छी तरह से जुड़ी हुई है - बूलियन बीजगणित, अंकगणितीय योजनाएं, परिमित राज्य मशीनें।

ध्यान दें कि प्रोग्रामिंग के लिए सतही समानता के बावजूद एनएलए और एफपीजीएएस अन्य बुनियादी अवधारणाओं का उपयोग करते हैं:

प्रोग्रामिंग: अनुक्रमिक निष्पादन, चयन शाखाएं, छोरों, चर, अभिव्यक्ति, सरणियों (फ्लैट पता योग्य मेमोरी के मॉडल के साथ), फ़ंक्शन (स्टैक के उपयोग के आधार पर), पुनरावृत्ति।

डिजिटल तर्क का डिजाइन: संयोजन तर्क तत्व; इन क्लाउड तत्वों से संयोजन तर्क का निर्माण करना, जिसमें मल्टीप्लेक्सर्स का उपयोग करने वाले चयन आदिम शामिल हैं, साथ ही अंकगणितीय अभिव्यक्तियों को लागू करने के लिए ब्लॉक; गणना और पुनरावृत्ति को सिंक्रनाइज़ करने के लिए एक घड़ी संकेत की अवधारणा; उपायों के बीच वर्तमान स्थिति को संग्रहीत करने के लिए डी-ट्रिगर की अवधारणा; राज्य मशीन; समानांतर संचालन, मॉड्यूल की पदानुक्रम, पाइपलाइन की अवधारणा (न केवल प्रोसेसर के लिए, बल्कि अंकगणितीय इकाइयों के लिए भी)।



2. ऐसे पाठ्यक्रमों की सामान्य योजना:

• खंड 1. असतत घटकों पर प्रयोगशाला के साथ, भौतिकी के साथ संबंध।

• खंड 2. डिजिटल लॉजिक और अंकगणित की मूल बातें, एक छोटे से एकीकरण के साथ प्रयोगशाला माइक्रोकिरिट्स।

• खंड 3. एक सर्किट विवरण भाषा के संश्लेषण पर आधारित सर्किट डिजाइनिंग, Xilinx या Altera FPGAs पर प्रयोगशाला वाले।

• खंड 4. प्रोसेसर आर्किटेक्चर: निर्देशांक स्तर पर RISC प्रोसेसर सिम्युलेटर का उपयोग कर प्रयोगशाला के साथ, प्रोग्रामर की ओर से देखें, उदाहरण के लिए MARS MIPS।

• खंड 5. माइक्रोआर्किटेक्चर: एक प्रोसेसर का निर्माण।

• व्यक्तिगत परियोजना: FPGA में लागू सर्किट के साथ एक सेंसर या अन्य परिधीय उपकरण का एकीकरण।

3. कीव प्रयोग के परिणाम।

कीव प्रयोग के परिणामों के साथ एक विस्तृत पाठ कीव पॉलीटेक्निक संस्थान, येवगेनी कोरोट्स्की में एक शिक्षक द्वारा लिखा गया था । मैं इसे अपने व्यक्तिगत निष्कर्षों के साथ पूरक करूंगा। पृष्ठभूमि - हैबे और Geektimes पर पोस्ट - 1 , 2 , 3 , 4 )। उन पोस्ट्स में सवाल पूछे गए थे। यहाँ उत्तर हैं:

1. स्कूली बच्चे वेरिलॉग का उपयोग कर सकते हैं कि परिकल्पना की पुष्टि की गई है

2. वेरिलोग भी स्कूली बच्चों की पर्याप्त संख्या के लिए दिलचस्प हो गए (कुछ सहयोगियों ने कीव से पहले इस पर संदेह किया, यह तर्क देते हुए कि बच्चे एक माइक्रोकंट्रोलर के साथ रोबोट बांह जैसी परियोजनाओं में अधिक रुचि रखते थे)

3. यह विचार कि वेरिलॉग का उपयोग करने से पहले स्कूली बच्चों के तर्क तत्वों और एकीकरण की एक छोटी सी डिग्री के माइक्रोकिरिच्युट्स पर डी-ट्रिगर करना उपयोगी है - न केवल यह कि यह असमान रूप से पुष्टि की गई थी, लेकिन अधिक औचित्य प्राप्त हुआ।

4. कुल मिलाकर, बरामदे के साथ एक दिन के अनुभव के बाद, कुछ छात्रों ने समझदारी से सवाल पूछना शुरू किया - उदाहरण के लिए, ब्लॉकिंग का उपयोग कब करना है और गैर-ब्लॉकिंग असाइनमेंट का उपयोग कब करना है।

5. यह जाहिरा तौर पर स्कूली बच्चों को शून्य से राज्य मशीनों में लाने के लिए अवास्तविक है जो एक सप्ताह में एसपीआई जैसे प्रोटोकॉल को लागू करते हैं, लेकिन कोड लॉक या ट्रैफिक लाइट की एक राज्य मशीन के लिए - वास्तव में।

6. प्रोसेसर के डिजाइन के लिए एक सप्ताह में लाने के लिए भी अवास्तविक है, लेकिन हम नोवोसिबिर्स्क में दो सप्ताह में इसे करने की कोशिश करेंगे।

7. कीव प्रयोग के दौरान, हमने FPGA और एम्बेडेड प्रोसेसर (MediaTek MT7688, प्रदर्शन के मामले में Arduino और Intel Galileo या Rasbery Pye के बीच में कहीं स्थित) दोनों के बारे में बात करने की कोशिश की। फिर हमने एक हैकथॉन (कीव-मोहिला अकादमी में) बनाया और देखा कि कितने स्कूली बच्चों ने हैकथॉन के लिए एक FPGA प्रोजेक्ट और कितने एक एकीकृत प्रोसेसर के साथ एक प्रोजेक्ट को चुना। यह पता चला - 50 से 50. यह दिलचस्प है - हैकाथॉन से पहले, मुझे नहीं पता था कि ब्रेकडाउन क्या होगा।

8. मुझे चिंता थी कि स्कूली बच्चों को Xilinx Vivado में उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस द्वारा भ्रमित किया जा सकता है, विकल्प और इंटरफ़ेस तत्वों के टन के साथ। लेकिन यह पता चला कि छात्रों ने ध्यान नहीं दिया - जटिल जीयूआई ने उन्हें डराया नहीं।

9. ज्यादातर छात्र विंडोज का उपयोग करते हैं। अपने सहयोगी अलेक्जेंडर बेलिट्स के साथ, मेरे पास ऐसे आयोजनों की तैयारी करने के लिए एक दर्जन से अधिक बूटेबल एसएसडी ड्राइव हैं जो लिनक्स (उबंटू या सेंटोस) के साथ हैं और उन्हें इवेंट से लेकर इवेंट तक पहनना है। एलेक्स ने ऐसी ड्राइव को क्लोन करने के लिए एक स्क्रिप्ट भी लिखी थी। उबंटू मित्रवत है, लेकिन CentOS अधिक आधिकारिक तौर पर FPGA सर्किट डिजाइन स्वचालन उपकरण द्वारा समर्थित है, विशेष रूप से Xilinx Vivado और Altera Quartus में। क्या ग्रीष्मकालीन शिविर के दौरान एक ही समय में लिनक्स शैक्षणिक कार्यक्रम और वेरिलॉग / एफपीजीए शैक्षिक कार्यक्रम करना संभव है? यह स्पष्ट नहीं है, लेकिन यह कोशिश की जा सकती है।

10. आर्टिक्स -7 एफपीजीए को कॉन्फ़िगर करते समय यह पता चलता है कि एक्सिलैक्स विवाडो निर्दयता से छोटी गाड़ी है, अगर आप सस्ते खराब परिरक्षित माइक्रो-यूएसबी केबल का उपयोग करते हैं। कुछ रहस्यमय बाढ़ पर, कीव जाने से पहले, मैंने अपने सूटकेस में एक दर्जन उच्च-गुणवत्ता वाले डोरियों को रखा, और इस सेमिनार को बचाया।

11. मुझे पता था कि ब्रेडबोर्डेबल एफपीजीए मॉड्यूल (एफपीजीए बोर्ड जो ब्रेडबोर्ड बोर्ड में चिपके रहते हैं) का उपयोग करते हैं, जैसे कि डिजीलेंट सीएमओडी ए 7 35 टी , एफपीजीए के साथ अभ्यास करने के लिए छात्रों को छोटे एकीकरण चिप्स के साथ अभ्यास से स्विच करना आसान बना सकता है। क्या यह विचार सच है, मुझे समझ नहीं आया। शायद टेरेरिक डी 10-लाइट जैसे परिधीयों के एक समृद्ध सेट के साथ बड़े मदरबोर्ड का उपयोग, इससे भी बदतर नहीं होगा। वैसे भी, जब FPGA के एकीकरण की कम डिग्री (CMOS 4000 या 74HC) के माइक्रोक्रिस्केट्स से स्विच करने पर - आपको आपूर्ति वोल्टेज (9 V या 5 V से 3.3 V तक) बदलने की आवश्यकता होती है, इसलिए आप CMOD 4013 को एक ही ब्रेडबोर्ड में कहने के बजाय Cmod A7 को प्लग नहीं कर सकते। रोशनी और बटन के साथ, और उम्मीद है कि सब कुछ काम करना जारी रखेगा।

12. मैंने अपने अवलोकन की पुष्टि की कि अल्पकालिक (1 सप्ताह) शैक्षिक घटनाओं का संचालन करने के लिए, यह महत्वपूर्ण है कि स्थानीय विश्वविद्यालय के छात्रों की एक टीम स्कूली बच्चों को सलाह दे। कीव मामले में, ऐसी टीम को कीव पॉलिटेक्निक इंस्टीट्यूट के शिक्षक यूजीन कोरोटकी द्वारा प्रदान किया गया था।

13. यह कम या ज्यादा स्पष्ट हो गया कि इस तरह के आयोजनों के कार्यक्रम में ट्रांजिस्टर के स्तर के बारे में और माइक्रोकिरिकेट्स के उत्पादन के बारे में क्या शामिल है। यह हिस्सा छात्रों के लिए पाठ्यक्रम नैनोमीटर एएसआईसी पर सामग्री के अनुवादक कीव नेशनल यूनिवर्सिटी अलेक्जेंडर बारबानोव के एसोसिएट प्रोफेसर द्वारा पढ़ाया गया था। जाहिर है, इस सामग्री को स्कूली बच्चों के लिए वार्षिक पाठ्यक्रम में पूरी तरह से शामिल किया जाना चाहिए, एक छोटे से में - एक ग्रीष्मकालीन शिविर के प्रारूप में दो सप्ताह के पाठ्यक्रम में, लेकिन एक सप्ताह से कम समय की अवधि के साथ आपको संभवतः एकीकरण की एक छोटी सी डिग्री (शुरुआत के 1 घंटे के भीतर) के माइक्रोक्रिस्केट्स देने चाहिए। (उदाहरण के लिए सीएमओएस 4000) और पास में ट्रांजिस्टर का उल्लेख करें, "एक ट्रांजिस्टर एक उपकरण है, जिसमें धारा ए से बिंदु बी तक प्रवाह होता है, अगर सी में वोल्टेज सी 1 (या 0) है। ट्रांजिस्टर से तार्किक तत्वों का निर्माण संभव है और, या नहीं, (चित्र दिखाएं)। "

14. एक बड़े दर्शक वर्ग के सामने व्याख्यान के दौरान, छात्रों को एक छोटे स्तर के एकीकरण के माइक्रोकिरुकेट्स से ब्रेडबोर्ड पर इकट्ठे सर्किट दिखाए जा सकते हैं। यह दृश्य है, ब्याज को उकसाता है, और डिज़ाइन को कंप्यूटर से जोड़ने की भी आवश्यकता नहीं है - केवल एक 9 वी बैटरी के साथ। मैंने इनमें से तीन सर्किट दिखाए जो समझने के लिए सबसे महत्वपूर्ण हैं - एक्सओआर लॉजिक तत्व, 1-हर्ट्ज के क्रम की आवृत्ति के साथ एक 4-बिट कॉम्बिनर डी-ट्रिगर एडिक्शन। यानी प्रति सेकंड माप)।

15. यह सवाल खुला रहता है कि क्या छात्रों को पाइपलाइनिंग के विचार, डिजिटल डिजाइन में सबसे शक्तिशाली विचारों में से एक और सामान्य रूप से कंप्यूटिंग के संगठन को सिखाना संभव है। इसके लिए, एक कन्वेयर प्रोसेसर बनाने के लिए आवश्यक नहीं है, आप एक कन्वेयर अंकगणितीय डिवाइस बना सकते हैं। शायद यह पाठ्यक्रम के बहुत अंत में उल्लेख किया जा सकता है, जब बच्चे सरल दहनशील और अनुक्रमिक सर्किट और राज्य मशीनों के साथ पर्याप्त खेलते हैं। सबसे अधिक संभावना है कि यह स्कूली बच्चों के एक बहुत छोटे वर्ग के लिए दिलचस्प होगा, लेकिन यह एक कोशिश के लायक है।

16. अधिक प्रामाणिक घटनाओं के लिए, आप व्यक्तिगत परियोजनाओं और सत्यापन कार्य का उपयोग कर सकते हैं।

GitHub पर कोड का उपयोग कीव घटना के लिए किया गया था



4. भविष्य की सामग्री के विकास के लिए जानकारी के स्रोत।

शारीरिक शिक्षा स्कूलों के शिक्षकों के लिए जानकारी के स्रोत, जो कि यूक्रेन, रूस और सिलिकॉन वैली में छात्रों के साथ प्रारंभिक प्रयोगों के बाद, अधिकांश विस्तृत सामग्रियों को विकसित करने की संभावना है:

1. डेविड हैरिस और सारा हैरिस द्वारा पाठ्यपुस्तक "डिजिटल सर्किटरी और कंप्यूटर आर्किटेक्चर", दूसरा संस्करण, रूसी अनुवाद। इस पाठ्यपुस्तक को मुफ्त में डाउनलोड किया जा सकता है, इसके बारे में हैबेरा पर लेख देखें - 1 , 2 , 3 । हाल ही में, बेहतर रंग मुद्रण के साथ एक नया पेपर संस्करण भी जारी किया गया है।

2. पाठ्यपुस्तक हैरिस और हैरिस के अलावा, शिक्षकों के लिए स्लाइड। मुफ्त डाउनलोड।

3. नंद से फ्रॉम नंद पर सामग्री, जो इज़राइल में बनाई गई थी और कुछ अमेरिकी विश्वविद्यालयों में पेश की गई थी। एक ही समय में, IMHO, पाठ्यक्रम को विचारों और एक कंकाल का उपयोग करना चाहिए, लेकिन कृत्रिम रूप से "बच्चों के" टूल के बजाय "वयस्क" डिजाइन उपकरणों के सबसेट पर कार्यान्वयन करना चाहिए, जैसा कि पाठ्यक्रम करता है। प्रमुख भागों को मुफ्त में डाउनलोड किया जाता है।

4. चार्ल्स पेटज़ोल्ड की पुस्तक "कोड", जो उंगलियों पर कई अवधारणाओं को पर्याप्त रूप से समझाती है और जिसका स्तर स्कूल स्तर से मेल खाता है (यह विचार कीव ओआरटी स्कूल सर्गेई डेज़ुबा के शिक्षक द्वारा सुझाया गया था)। फिर से, मेरे दृष्टिकोण से, यह एक किताब से विचारों और एक कंकाल का उपयोग करने के लायक है, लेकिन अधिकांश सामग्री को अधिक सही एक (लेचेस (डी-लैच) का उपयोग करने के बजाय डी-फ्लिप-फ्लॉप्स (डी-फ्लिप-फ्लॉप)) और आधुनिक का उपयोग करना चाहिए, उदाहरण के लिए, संचायक के बजाय। -बेड 6800 और पुरातन 8080 RISC आर्किटेक्चर के सबसेट का उपयोग करते हैं।

5. अमेरिकी कंपनी ईट्रॉन सर्किट लैब्स, रूसी कंपनी साइबरफिजिका, यूक्रेनी कंपनी रेडिओमग (मैं आपकी रुचि के अनुसार, इन सेटों के बीच के अंतरों की व्याख्या कर सकता हूं) से ब्रेडबोर्ड पर आधारित ब्रेडबोर्ड पर सर्किट निर्माण के लिए किट और अमेरिकी कंपनी ईट्रॉन सर्किट लैब्स के एकीकरण की छोटी सी डिग्री के माइक्रोट्रिक्स।

6. FPGAs (Xilinx, Altera) और FPGAs (Digilent, Terasic) के साथ शैक्षिक कार्ड के निर्माताओं की सामग्री।

7. कोड उदाहरणों, परीक्षणों और परियोजना सिफारिशों को कैलिफोर्निया, कजाकिस्तान, रूस और यूक्रेन में विभिन्न घटनाओं के लिए एंटोन मोइसेव, यूरी पंचुल, यूजीन कोरोटकी, अलेक्जेंडर बारबानोव और अन्य कंपनी इंजीनियरों और विश्वविद्यालय के प्रोफेसरों द्वारा विकसित किया गया है।

5. भविष्य के मुद्दे के लिए योजना 1. शैक्षणिक वर्ष के लिए बिखरे हुए 35 शैक्षणिक घंटे के वार्षिक पाठ्यक्रम का प्रारूप, सप्ताह में एक घंटा

1. भौतिकी से लेकर असतत तत्व

   1. वर्तमान, वोल्टेज और प्रतिरोध क्या है। ब्रेडबोर्ड कैसे काम करता है? व्यायाम: एक बैटरी, एलईडी और रोकनेवाला के साथ पहला सर्किट। क्यों एक एलईडी के साथ एक सर्किट से एक रोकनेवाला कनेक्ट करें। रोकनेवाला लेबलिंग पढ़ें। चर प्रतिरोधों, फोटोरिस्टर्स।
      

   2. ट्रांजिस्टर क्या है? रिले, रेडियो ट्यूब से स्विचिंग तत्वों का अवलोकन, ट्रांजिस्टर को माइक्रोक्रिस्केट पर ट्रांजिस्टर से असतत करना। एक thyristor (SCR - सिलिकॉन नियंत्रित करनेवाला - एक ट्रांजिस्टर से अधिक स्पष्ट रूप से), द्विध्रुवी pnp और npn ट्रांजिस्टर के साथ अभ्यास।
      

   3. सत्यापन का काम।
      

2. असतत तत्वों से लेकर जुझारू तर्क तक
   

   1. बूलियन बीजगणित और तर्क की बीजगणित। डी मॉर्गन कानूनों सहित संचालन, अभिव्यक्ति, स्वयंसिद्ध और पहचान। सत्य सारणी।
      

   2. संयुक्त तर्क तत्व और, या, नहीं, और-नहीं, या-नहीं, विशिष्ट-या (और, या, नहीं, नंद, NOR, XOR)। कैसे ट्रांजिस्टर से दहनशील तत्व बनाए जाते हैं। व्यायाम: असतत तत्वों से निर्माण और, नंद, या NOR।
      

   3. एकीकरण के एक छोटे से डिग्री के माइक्रिकोइक्रिट्स में तार्किक तत्व। व्यक्तिगत अभ्यास: प्रत्येक छात्र को CMOS 4000 श्रृंखला का एक व्यक्तिगत तर्क चिप दिया जाता है, निर्माता से एक तकनीकी विवरण के साथ, एक सत्य तालिका बनाने के कार्य के साथ, अपने काम का प्रदर्शन और मौखिक रूप से फ़ंक्शन का वर्णन करता है। चिप्स में विभिन्न तत्वों के साथ तार्किक तत्व और OR, XOR, NOR, NAND शामिल हैं। पुल-अप प्रतिरोध क्या हैं और उनकी आवश्यकता क्यों है। पिछले अभ्यास में बटन और पुल-अप प्रतिरोधों को जोड़ें।
      

   4. सत्यापन का काम।
      

3. बाइनरी अंकगणित और इसके कार्यान्वयन
   

   1. बाइनरी नंबर बाइनरी से दशमलव में परिवर्तित करें और इसके विपरीत। जोड़ और गुणा ऑपरेशन। नकारात्मक संख्या और अतिरिक्त कोड।
      

   2. तर्क तत्वों का उपयोग करके एक आधा योजक और एक पूर्ण योजक का कार्यान्वयन। स्थानांतरण। अनुक्रमिक कैरी के साथ मल्टी-बिट योजक। ब्रेडबोर्ड पर व्यायाम करें। लंबे समय की देरी का उल्लेख और अधिक इष्टतम देरी के साथ योजनाएं।
      

   3. 4-बिट पूर्ण योजक CMOD 4008 का उपयोग करना। इसमें से 8-बिट योजक और घटाव योजना का निर्माण। उन्नत छात्रों के लिए गृहकार्य: त्वरित समूह हस्तांतरण के साथ तेजी से जोड़ने वालों के कार्यान्वयन पर अध्ययन और एक प्रस्तुति बनाने के लिए।
      

   4. सत्यापन का काम।
      

4. अनुक्रमिक तर्क
   

   1. चिप 555 पर आधारित घड़ी जनरेटर का निर्माण। उच्च और निम्न स्तर की आवृत्ति और अवधि पर कैपेसिटर और प्रतिरोध के प्रभाव का अध्ययन करना।

      चूंकि कैपेसिटर को 555 स्ट्रैपिंग में शामिल किया गया है, इसलिए कैपेसिटर क्या हैं, क्यों उन्हें 555 स्ट्रैपिंग की आवश्यकता होती है, और उन्हें कैसे लेबल किया जाता है, इसके बारे में अतिरिक्त स्पष्टीकरण की आवश्यकता हो सकती है। विभिन्न क्षमताओं के कैपेसिटर को चार्ज करने और डिस्चार्ज करने के साथ एक सहायक अभ्यास भी उपयोगी हो सकता है।
      

   2. आंतरिक अवस्था वाली योजनाएँ। नंद द्वार से आरएस कुंडी का निर्माण करें। सीएमजी 4013 चिप और 1 हर्ट्ज की आवृत्ति के साथ 555 से एक घड़ी संकेत का उपयोग करते हुए डी-फ्लिप-फ्लॉप के व्यवहार का अध्ययन।
      

   3. सीरियल ब्लॉक - काउंटर (CMOS 4029) और शिफ्ट रजिस्टर (4015)। सेवन-सेगमेंट इंडिकेटर और उसका ड्राइवर 4511. इन माइक्रोक्रिस्केट्स के साथ व्यायाम।
      

5. परीक्षा।

6. छोटे एकीकृत परिपथों से FPGAs तक - संयोजन तर्क
   

   1. FPGA की अवधारणा (प्रोग्रामेबल लॉजिक इंटीग्रेटेड सर्किट) - रिइन्फिगरेबल लॉजिक एलिमेंट्स का एक मैट्रिक्स। वेरिलोग हार्डवेयर विवरण भाषा, संश्लेषण, स्थान, अनुरेखण और विन्यास प्रक्रियाओं की अवधारणा। व्यायाम: एक प्रशिक्षण बोर्ड पर FPGA विन्यास के साथ सबसे सरल संयोजन मॉड्यूल का संश्लेषण।
      

   2. वेरिलॉग सीखना जारी रखा। डेटा प्रकार, अभिव्यक्ति, असाइनमेंट। हमेशा-ब्लॉक और बुनियादी ऑपरेटरों। : , .
      

   3. Verilog. . : . : .
      

   4. Verilog . / . . : , Verilog. Icarus Verilog GTKWave .
      

   5. : , ( ).
      

   6. 
      

7. Verilog
   

   1. Verilog, D- . : always-. Icarus Verilog.
      

   2. : D-, . . : .
      

   3. . . : .
      

   4. . ( ) c . : , : , .
      

   5. . , .
      

   6. .
      

8. : , RISC- , MARS MIPS .
   

   1. - . : , , , . . . — MARS MIPS. .
      

   2. , , . : . .
      

   3. . . . : , . .
      

   4. .
      

9. :
   

   1. Verilog MIPS , , . , , . . .
      

   2. 9.1
      

10. 
    

11. 
    

6. 2.

1. , .
   

   1. , . . .
      

   2. . CMOS 4000, , , . AND, OR, XOR, NOR, NAND . , .
      

   3. 2 , .
      

2. 
   

   1. 4- CMOD 4008.
      8- 4-.
      

   2. -a == ~ a + 1
      

3. 
   

   1. 555. .
      

   2. D- CMOS 4013 555 1 .
      

   3. “ ” CMOS 4015.
      

   4. (CMOS 4029) 4511.
      

4. ( ) — . Verilog, , , . Verilog, , . Always- .
   

   1. .
      

   2. , .
      

   3. Verilog. . Verilog . / . .
      

   4. : .
      

   5. , Verilog. Icarus Verilog , GTKWave .
      

5. Verilog. Verilog, D- . : always-. Icarus Verilog. .
   

   1. .
      

   2. .
      

   3. .
      

   4. 2 3 .
      

6. . . . ( ) c .
   

   1. “ ”.
      

   2. .
      

   3. .
      

7. : . - . MARS MIPS .
   

   1. : , , , . . . .
      

   2. , , . .
      

   3. . . . , . .
      

8. : .
   

   1. Verilog MIPS , , . , , . . .
      

   2. .
      

9. 
   

10. 
    

A. Verilog

Geektimes . -.

25 Verilog ( — VHDL), (logic synthesis) , (static timing analysis) , , (place-and-route) .

: , , , , static timing analysis, floorplanning, place-n-route, parasitics extraction .. — GDSII, , . Taiwan Semiconductor Manufacturing Company TSMC.

B. / FPGA

, — :

FPGA , , . AND , — .. — FPGA , , ..

- / FPGA — , «» ( -) (), ( ) ().

— FPGA, look-up table (LUT) flip-flop. , , .



, FPGA:



:

C. ,

(system on chip, SoC), IP- (CPU, GPU, DSP) — , . ADAS (advanced driver-assistance systems) .

, , , ( 1980- — 1990- ). (hardware description languages — HDL), (register transfer level — RTL), RTL-to-GDSII, Verilog VHDL , FPGA (field-programmable gate arrays). , -, -. HDL RTL , , , , 1980- .

, , ( ).



D. Verilog

module adder
(
    input      a,
    input      b,
    input      carry_in,
    output reg sum,
    output reg carry_out
);

    reg p, q;

    always @*
    begin
        p = a ^ b;
        q = a & b;

        sum       = p ^ carry_in;
        carry_out = q | (p & carry_in);
    end

endmodule

module counter
(
    input             clock,
    input             resetn,

    input             load,
    input      [15:0] load_data,
    output reg [15:0] count
);

    always @ (posedge clock or negedge resetn)
    begin
        if (! resetn)
            count <= 0;
        else if (load)
            count <= load_data;
        else
            count <= count + 1;
    end

endmodule

:



— « , ».

( , ), . .