Digital Computer Arithmetic Datapath Design Using Verilog HDL: CD-ROM Included

نقش محاسبات در طراحی مسیر داده در طراحی VLSI در چند سال گذشته به دلیل تقاضا برای پردازنده‌هایی که کوچک‌تر، سریع‌تر و توان کمتری را تلف می‌کنند، اهمیت بیشتری پیدا کرده است. متأسفانه، این بدان معناست که بسیاری از این مسیرهای داده هم از نظر الگوریتمی و هم از نظر مداری پیچیده خواهند بود. همانطور که پیچیدگی تراشه ها افزایش می یابد، اهمیت کمتری به درک چگونگی پیاده سازی یک طراحی مسیر داده حسابی خاص داده می شود و اهمیت بیشتری به زمان عرضه یک محصول در بازار داده می شود. این به این دلیل است که بسیاری از ابزارهایی که امروزه در دسترس هستند، خودکار هستند تا به طراح سیستم دیجیتال کمک کنند تا کارایی خود را به حداکثر برسانند. متأسفانه، این ممکن است در هنگام پیاده سازی مسیرهای داده خاص منجر به مشکلاتی شود. طراحی معماری‌های با کارایی بالا پیچیده‌تر می‌شود، زیرا سطح یکپارچه‌سازی که برای بسیاری از این تراشه‌ها می‌تواند میلیاردها باشد. بسیاری از مهندسان برای بهینه‌سازی کار خود به شدت به ابزارهای نرم‌افزاری تکیه می‌کنند، بنابراین، با پیچیده‌تر شدن طرح‌ها، درک کمتری به یک پیاده‌سازی خاص وارد می‌شود، زیرا می‌توان آن را به صورت خودکار تولید کرد. اگرچه ابزارهای نرم افزاری دارایی بسیار ارزشمندی برای طراح هستند، اما ارزش این ابزارها از اهمیت درک عناصر مسیر داده نمی کاهد. بنابراین، یک طراح سیستم دیجیتال باید از نحوه پیاده‌سازی الگوریتم‌ها برای عناصر مسیر داده آگاه باشد. متأسفانه، به دلیل پیچیدگی برخی از این الگوریتم‌ها، گاهی اوقات درک اینکه چگونه یک الگوریتم خاص بدون دیدن کد واقعی پیاده‌سازی می‌شود، دشوار است.

The role of arithmetic in datapath design in VLSI design has been increasing in importance over the last several years due to the demand for processors that are smaller, faster, and dissipate less power. Unfortunately, this means that many of these datapaths will be complex both algorithmically and circuit­ wise. As the complexity of the chips increases, less importance will be placed on understanding how a particular arithmetic datapath design is implemented and more importance will be given to when a product will be placed on the market. This is because many tools that are available today, are automated to help the digital system designer maximize their efficiently. Unfortunately, this may lead to problems when implementing particular datapaths. The design of high-performance architectures is becoming more compli­ cated because the level of integration that is capable for many of these chips is in the billions. Many engineers rely heavily on software tools to optimize their work, therefore, as designs are getting more complex less understanding is going into a particular implementation because it can be generated automati­ cally. Although software tools are a highly valuable asset to designer, the value of these tools does not diminish the importance of understanding datapath ele­ ments. Therefore, a digital system designer should be aware of how algorithms can be implemented for datapath elements. Unfortunately, due to the complex­ ity of some of these algorithms, it is sometimes difficult to understand how a particular algorithm is implemented without seeing the actual code.