کتاب Practical Digital Design (طراحی دیجیتال در عمل: مقدمه‌ای بر VHDL) از جدیدترین منابع در حوزه‌ی الکترونیک است که در سال 2022 به چاپ رسیده است. این کتاب در 21 فصل به صورت کامل طراحی دیجیتال را آموزش داده و همچنین مروری بر VHDL نیز خواهد کرد.
در ادامه مقدمه‌ای از کتاب Practical Digital Design را از زبان نویسنده شرح خواهیم داد.
مقدمه‌ای بر کتاب Practical Digital Design:
آیا دنیا به کتاب دیگری در مورد VHDL نیاز دارد؟ این سوالی بود که وقتی شروع به نوشتن این کتاب کردم از خودم پرسیدم. پاسخ کوتاه بله است، اما دلایل پشت این پاسخ پیچیده تر است. اکثر کتاب‌های VHDL در یکی از دو دسته کلی قرار می‌گیرند. دسته اول پوشش بسیار خوبی را در کل زبان VHDL ارائه می‌دهد و کتابچه راهنمای مرجع عالی را ارائه می‌دهد، اما حاوی مطالب بسیار زیادی برای کلاس مقدماتی VHDL است.
دسته دوم ویژگی‌های زبانی را پوشش می‌دهد که بیشتر در طراحی دیجیتال استفاده می‌شود، اما نحوه استفاده صحیح از این ویژگی‌ها را توضیح نمی‌دهد. در هر دو مورد، در حالی که همه این کتاب‌ها به خوبی به نحوی و ویژگی‌های زبان را پوشش می‌دهند، چیزی که پوشش نمی‌دهند نحوه استفاده مؤثر از VHDL به شیوه‌ای کارآمد است، یعنی زمانی که زمان طراحی را به حداقل می‌رساند و در عین حال حفظ می‌کند.
احتمال موفقیت در طراحی برای اولین بار زیاد است. کتاب Practical Digital Design تلاش می‌کند تا با ارائه یک فرآیند طراحی دیجیتال رسمی و بهترین شیوه‌های طراحی که بیش از 25 سال تجربه طراحی VHDL در سیستم‌های ارتباطی زمینی و ماهواره‌ای نظامی ایجاد شده است، این خلاء را پر کند.
این تجربه دنیای واقعی در این کتاب به تصویر کشیده شده است، که در آن نه تنها آنچه از VHDL ارائه شده است، بلکه چگونه نیز ارائه شده است. در سرتاسر متن، روش‌های توصیه‌شده برای انجام طراحی دیجیتال و همچنین مشکلات رایجی که در طول فرآیند طراحی با آن مواجه می‌شوند، ارائه شده‌اند. در هر یک از این موارد، تکنیک‌هایی برای جلوگیری از مشکلات ارائه شده است.
اولین مواجهه من با VHDL در کنفرانس VHSIC (مدار مجتمع با سرعت بسیار بالا، “V” در VHDL) در دانشگاه جانز هاپکینز در پاییز 1986 بود. هدف اعلام شده ایجاد یک زبان توصیف سخت افزار (“HDL” در VHDL بود. ) این بود که فرآیند طراحی دیجیتال را به روشی مشابه پیشرفت‌های طراحی نرم افزار از طریق استفاده از زبان‌های سطح بالاتر در مقابل برنامه نویسی در اسمبلی ساده کند. در سال 1989، در یک دوره آموزشی هفتگی VHDL شرکت کردم، نحو زبان و نوشتن را یاد گرفتم و چندین مدار منطقی ساده را شبیه سازی کردم.
اولین طراحی دیجیتالی من که به طور کامل در VHDL انجام شد در سال 1994 بود، و من گهگاه به آن طرح نگاه می‌کنم تا وقتی به کد نگاه می‌کنم خودم را متواضع کنم و ببینم که در آن زمان چقدر از مدل‌سازی VHDL و فرآیند طراحی نمی‌دانم. در 25 سال پس از اولین طراحی، فرآیند طراحی اصلاح شده و بسیار رسمی‌تر و قوی‌تر شده است، زیرا تیم طراحی که من بخشی از آن بودم، از اشتباهات ما درس گرفته‌اند و آنچه را که کار می‌کند و چه چیزی را نه.
بذر این کتاب برای اولین بار در یک سری از اسلایدهای پاورپوینت کاشته شد که برای آموزش فارغ‌التحصیلان مهندسی اخیراً استخدام شده در بهار 2000 و بار دیگر در تابستان 2006 مورد استفاده قرار گرفت. یک کلاس مقدماتی VHDL در دانشگاه پوردو، فورت وین، که از پاییز 2018 آغاز می‌شود.
این اسلایدها به طرح کلی کتاب Practical Digital Design تبدیل شدند. این کتاب به‌عنوان مقدمه‌ای بر زبان VHDL در نظر گرفته شده است، و اگرچه عمدتاً برای دانشجویان سال دوم یا سوم مهندسی برق یا مهندسی کامپیوتر هدف‌گذاری شده است، اما می‌تواند توسط هر کسی در حرفه مهندسی که در حال بررسی این کاربرد است استفاده کند.
VHDL به عنوان یک وسیله نقلیه طراحی دیجیتال. یک فرض در مورد خواننده وجود دارد: اینکه او تجربه قبلی، چه به صورت آکادمیک یا حرفه ای، در برنامه نویسی نرم افزار (با استفاده از زبانی مانند C) همراه با تجربه در طراحی منطق بولی دارد.
ما نحوه اجرای یک حلقه do در C را شرح نمی‌دهیم، و همچنین در مورد تفاوت عملکرد بین گیت Boolean AND و NOR بحث نمی‌کنیم – فرض بر این است که خواننده قبلاً این دانش را دارد. چندین اشاره مختصر به برنامه نویسی شی گرا شده است، اما دانش یا تجربه با یک زبان OOP مانند C++ یا جاوا الزامی نیست.
کتاب Practical Digital Design را می‌توان به صورت پنج بخش اصلی مشاهده کرد:
• بخش اول (فصل‌های 1 تا 4) کتاب Practical Digital Design دلیل ضروری بودن یک زبان همزمان مانند VHDL برای مدل‌سازی مدارهای الکترونیکی دیجیتال را توضیح می‌دهد، جریان طراحی پیشنهادی مورد استفاده برای ایجاد مدارهای دیجیتال را ارائه می‌دهد، و محیط طراحی VHDL، یعنی اصول اولیه ویژگی‌های اساسی زبان را پوشش می‌دهد.
• بخش دوم (فصل‌های 5 تا 10) کتاب Practical Digital Design خواننده را با مفهوم کتابخانه‌های طراحی و واحدهای طراحی آشنا می‌کند و بیشتر نحوی را که شامل زبان واقعی است، پوشش می‌دهد. همانطور که هر عنصر نحوی معرفی می‌شود، نمونه‌هایی از استفاده معمولی و شرحی از منطق بولی استنباط شده توسط هر عبارت ارائه می‌شود.
• بخش سوم (فصل 11 تا 13) کتاب Practical Digital Design روشی را توصیف می‌کند که مدل‌های VHDL از طریق شبیه‌سازی تأیید می‌شوند و نحوه صحیح نوشتن یک میز آزمایش برای آزمایش کامل مدل را مورد بحث قرار می‌دهد. روشی برای توسعه یک میز تست شبیه‌سازی از طریق یک الگوی میز تست ارائه شده است.
• بخش چهارم (فصل 14 تا 17) کتاب Practical Digital Design خواننده را با مفهوم سنتز منطق آشنا می‌کند، با تأکید ویژه بر نوشتن مدل‌های VHDL که می‌توانند به آسانی و با موفقیت به گیت‌های منطقی واقعی تبدیل شوند که عملکرد مورد نظر را انجام می‌دهند. نمونه‌های کد برای مجموعه استانداردی از توابع دیجیتالی رایج در سطح کلان پوشش داده شده‌اند که می‌توانند با هم ترکیب شوند تا تقریباً هر مدار منطقی دیجیتالی ایجاد شود.
• بخش پایانی (فصل 18 تا 21) کتاب Practical Digital Design چندین موضوع طراحی پیشرفته مانند طراحی ماشین حالت، تجزیه عملکردی، و استفاده مجدد از طراحی را پوشش می‌دهد و با استفاده از فرآیند طراحی دیجیتال توصیه شده برای مراحل انجام شده برای طراحی چندین مدار منطقی در دنیای واقعی، روایت مفصلی را از مثال‌ها ارائه می‌دهد.
خواننده تشویق می‌شود که کتاب را از ابتدا تا انتها دنبال کند، زیرا هر فصل از مفاهیم فصل‌های قبلی استفاده می‌کند و بر اساس آنها ساخته می‌شود. اکثر فصول دارای سوالات مروری هستند که می‌توان از آنها برای اطمینان از درک مفاهیم ارائه شده توسط خواننده استفاده کرد. سؤالات مرور کوتاه هستند و معمولاً به پاسخ‌های طولانی و طولانی نیاز ندارند. فرض بر این است که در یک محیط دانشگاهی تکالیف آزمایشگاهی مربوطه وجود خواهد داشت که برای تقویت بیشتر موضوع مورد استفاده قرار می‌گیرد.
سرفصل‌های کتاب Practical Digital Design:
- Cover
- PRACTICAL DIGITAL DESIGN
- Title
- Copyright
- Dedication
- TABLE OF CONTENTS
- PREFACE
- ACKNOWLEDGMENTS
- ABOUT THE AUTHOR
- CHAPTER 1 INTRODUCTION
- CHAPTER 2 SIGNALS, TIME, AND THE SIMULATION CYCLE
- CHAPTER 3 THE VHDL DESIGN ENVIRONMENT
- CHAPTER 4 DECLARATIONS
- CHAPTER 5 LIBRARIES AND DESIGN UNITS
- CHAPTER 6 CONCURRENT STATEMENTS
- CHAPTER 7 SEQUENTIAL STATEMENTS
- CHAPTER 8 THE PROCESS STATEMENT
- CHAPTER 9 MODELING CASE STUDIES
- CHAPTER 10 SUBPROGRAMS
- CHAPTER 11 SIMULATION AND TEST BENCHES
- CHAPTER 12 TEST BENCH DEVELOPMENT
- CHAPTER 13 TEST BENCH CASE STUDIES
- CHAPTER 14 LOGIC SYNTHESIS
- CHAPTER 15 ASIC AND FPGA TECHNOLOGY
- CHAPTER 16 SYNTHESIS CODE EXAMPLESCHAPTER 17 SPECIALIZED CODE EXAMPLES
- CHAPTER 18 STATE MACHINES
- CHAPTER 19 FUNCTIONAL DECOMPOSITION
- CHAPTER 20 FILTER DESIGN EXAMPLE
- CHAPTER 21 DESIGN REUSE
- APPENDIX A CODING STYLE GUIDELINES
- APPENDIX B FUNCTIONAL DESCRIPTION EXAMPLE
- APPENDIX C VHDL RESERVED WORDS
- STATEMENT INDEX
- SUBJECT INDEX
جهت دانلود کتاب Practical Digital Design می‌توانید پس از پرداخت، دریافت کنید.
نقد و بررسی‌ها
هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.