상용 FPGA를 이용한 비동기식 회로의 프로토타이핑
Prototyping of Asynchronous Circuits Using Synchronous FPGAs
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초록
본 논문은 상용 동기식 FPGA상에서 비동기식 회로를 구성하기 위한 설계 방법과 절차를 제시하고, 제안한 설계 방법을 사용하여 8비트 마이크로컨트롤러에 대한 프로토타이핑을 통하여 제안한 방법을 검증하였다. 일반적으로 상용 동기식 FPGA는 구조 및 용도에 있어서, 비동기식 회로를 구성하기에는 많은 어려움이 존재한다. 비동기식 회로를 구성하는 개별 소자는 내부에 부궤환이 존재함으로 인하여, 지연시간 조절, 회로의 합성 및 타이밍 조절 등에 대한 난점으로 상용 FPGA에서 구현이 어렵다. 본 논문에서는 비동기식 회로를 구현하기위한 FPGA 라이브러리를 설계하고, 이를 기반으로 8비트 마이크로 컨트롤러를 설계, 상용 FPGA에서 시험 하였다. 시험 결과 제작된 비동기식 마이크로컨트롤러는 행위수준 동작의 약 1/7 ~ 1/2의 속도인 수 MHz의 동작 속도를 나타내었다.
Abstract
This paper presents the prototyping of asynchronous circuits using commercial synchronous FPGAs. Many obstacles exist in implementing asynchronous circuits on COTS FPGAs. One of most critical obstacles is the implementation of primitives, which form combinatorial feedback. The other obstacles are the control of delay and setting of correct initial value. To overcome obstacles, the asynchronous primitives for COTS FPGAs are developed by modifying the general primitives, which come from commercial asynchronous CAD. A simple asynchronous 8 bit microcontroller was implemented and tested on COTS FPGAs with the developed asynchronous primitives. The experimental results showed that the asynchronous microcontroller operates over a few MHz.
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