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FPGA 디지털 설계 실습부터 응용까지
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FPGA 디지털 설계 실습부터 응용까지

  • 노승환
  • |
  • 한빛아카데미
  • |
  • 2014-01-27 출간
  • |
  • 464페이지
  • |
  • 188 X 257 X 30 mm
  • |
  • ISBN 9788998756833
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북스크린영상으로 만나보는 한 권의 책 이야기

출판사서평

도서 장점(마케팅 포인트)

-. 가장 일반적인 논리회로를 예제로 구성하였다.
-. 실습키트를 이용해서 예제를 실행시킬 수 있으며, 실습키트가 없어도 시뮬레이션으로 동작을 확인할 수 있도록 구성하였다.
→ 실습키트(DigComV32)의 주요 특징
① ALTERA Quartus II를 이용하여 schematic 또는 VHDL로 설계한 디지털 논리회로를 실행할 수 있음
② 푸시버튼 스위치, 슬라이드 스위치, LED 및 7-세그먼트 등 다양한 입출력 장치를 내장하였으며, 구조가 간단하여 디지털 논리회로 실습에 적합
③ M. Morris Mano의 “기본 컴퓨터”와 동일하게 동작하며, 프로그램 단위, 명령어 단위 및 클럭 단위로 컴퓨터 프로그램을 실행시킬 수 있음
④ 프로그램 실행과정에서 내부 레지스터 및 플립플롭 값의 모니터링 가능
-. 디지털 설계를 배우고, 컴퓨터 구조 및 마이크로프로세서의 동작 원리에 대해서 이해할 수 있다.
-. 실습을 통한 실용적인 이론을 습득할 수 있도록 구성하였다.
→ 기존의 출간된 대부분의 다른 교재들은 VHDL에 관련한 지식 설명 위주에 실습 내용이 추가되어 있는데, 이 교재는 실습 위주의 교재로 실습을 통해 이론을 쉽고 빠르게 배우는 장점이 있다.

도서 특징(책 표지글)
기본 원리를 강조한 풍부한 예제로 디지털 시스템 설계를 마스터한다

누구를 위한 책인가?
이 책은 전기, 전자, 정보통신, 컴퓨터 관련학과 학생을 대상으로 한다. 기본원리→기초실습→응용실습의 단계적 학습으로 디지털 시스템 설계를 배우고, 학생들 스스로 디지털 시스템 설계를 할 수 있도록 만들었다. ALTERA의 Quartus II를 설계 소프트웨어로 사용하며, 저자가 심혈을 기울여 제작한 DigComV32 실습키트로 실습할 수 있을 뿐만 아니라 시뮬레이션만으로도 설계한 결과를 확인할 수 있도록 했다.

무엇을 다루는가?
? 1부(1장~2장) : ALTERA Quartus II 설치와 사용
Quartus II 설치│Quartus II의 사용
? 2부(3장~6장) : 디지털 논리회로의 설계 및 실습
조합논리회로의 설계│순차논리회로의 설계│기타 논리회로의 설계│디지털 시계 설계
? 3부(7장~9장) : 기본 컴퓨터의 설계
기본 컴퓨터의 실행│컴퓨터 구조 실습│기본 컴퓨터의 설계

장별 내용 요약

1. ALTERA Quartus II의 설치와 사용(1~2장)
1에서는 ALTERA에서 무료로 제공하고 있는 Quartus II Web Edition을 다운로드하여 설치하는 방법을 설명하고, 2장에서는 VHDL과 schematic으로 설계해서 FPGA에서 실행시키는 과정을 설명한다.

2. VHDL을 이용한 디지털 논리회로의 설계(3~5장)
3장에서는 조합논리회로를 설계하는 방법을 설명하며, 4장에서는 순차논리회로를 설계하는 과정을 설명한다. 또한 5장에서는 앞에서 설명되지는 않았지만 양방향 버스의 구현과 같이 반드시 알아야 하는 회로를 구현하는 방법에 대해서 설명한다.

3. 디지털 시계의 설계(6장)
시계의 설계는 앞에서 배운 일반적인 디지털 논리회로를 종합적으로 활용할 수 있는 좋은 실습 예제이다. 6장에서는 디지털 시계를 기본기능의 구현에서부터 부가적인 기능을 단계별로 추가하여 구현할 수 잇도록 설계과정을 설명한다.

4. 기본 컴퓨터의 설계(7~9장)
7장에서는 기본 컴퓨터에서 기본적인 프로그램을 프로그램 단위, 명령어 단위 및 클럭 단위로 실행시키는 방법과 어셈블리 언어로 프로그램한 후 어셈블하여 실행하는 방법을 설명한다. 8장에서는 컴퓨터 구조의 이해를 돕기 위한 실습으로 구성되었으며, 마지막으로 9장에서는 VHDL을 이용하여 기본 컴퓨터를 설계하는 과정을 설명한다.

목차

PART1 ALTERA Quartus Ⅱ 설치와 사용

Chapter 01. Quartus Ⅱ 설치
들어가기에 앞서
01_ Quartus Ⅱ Web Edition(v8.0 SP1) 소프트웨어 다운로드
02_ 라이선스 설치

Chapter 02. Quartus Ⅱ의 사용
들어가기에 앞서
01_ 프로젝트 생성
02_ VHDL 컴파일
03_ 시뮬레이션
04_ 디바이스와 핀 할당
05_ FPGA에 다운로드하기
06_ 계층적 프로젝트

PART2 디지털 논리회로의 설계 및 실습

Chapter 03. 조합논리회로의 설계
들어가기에 앞서
01_ 기본 게이트(AND, OR, NOT)의 설계
Lab_01 Quartus II 소프트웨어를 이용한 디지털 논리회로 설계
:: VHDL 설계 실습 결과보고서
:: 연습문제
02_ 전가산기
Lab_02 전감산기의 설계
:: VHDL 설계 실습 결과보고서
:: 연습문제
03_ 디코더
Lab_03 인코더 설계
:: VHDL 설계 실습 결과보고서
:: 연습문제
04_입출력 장치 실습(스위치 인코딩)
Lab_04 7-세그먼트 디코더 설계
:: VHDL 설계 실습 결과보고서
:: 연습문제
05 멀티플렉서
Lab_05 디멀티플렉서 설계
VHDL 설계 실습 결과보고서
연습문제
06_ 크기 비교기
Lab_06 수의 정렬 회로 설계
:: VHDL 설계 실습 결과보고서
:: 연습문제
07_ n비트 가산/감산기
Lab_07 BCD 가산기의 설계
:: VHDL 설계 실습 결과보고서
:: 연습문제
08_ ‘1’ 개수 카운터
Lab_08 Count leading ones
:: VHDL 설계 실습 결과보고서
:: 연습문제
09_ 패리티 발생기 설계
Lab_09 패리티 검사기 설계
:: VHDL 설계 실습 결과보고서
:: 연습문제
10_ 리플 가산기 설계
Lab_10 Carry look ahead 가산기 설계
:: VHDL 설계 실습 결과보고서
:: 연습문제

Chapter 04. 순차논리회로의 설계
들어가기에 앞서
01_ 간단한 상태도의 구현
Lab_11 클럭의 분주
:: VHDL 설계 실습 결과보고서
:: 연습문제
02_ 레지스터의 표현
Lab_12 병렬-직렬 변환회로
:: VHDL 설계 실습 결과보고서
:: 연습문제
03_ Up-down 카운터
Lab_13 동기식 BCD 카운터 설계
:: VHDL 설계 실습 결과보고서
:: 연습문제
04_ 순차검출기
Lab_14 교통신호등 제어기 설계
:: VHDL 설계 실습 결과보고서
:: 연습문제

Chapter 05. 기타 논리회로의 설계
들어가기에 앞서
01_ 동기식 출력회로
02_ 스텝 클럭(펄스) 발생회로
03_ 양방향 버스

Chapter 06. 디지털 시계 설계
들어가기에 앞서
01_ MSL의 설계
02_ DCL의 설계
03_ BSF의 생성과 BDF/Schematic 설계
04_ TL의 설계
05_ AL의 설계
06_ 7-세그먼트 드라이버 설계
07_ 부가적인 기능의 추가
08_ 디지털 시계의 실행

PART3 기본 컴퓨터의 설계

Chapter 07. 기본 컴퓨터의 실행
들어가기에 앞서
01_ 어셈블리 언어 프로그래밍과 실행
02_ 프로그램의 실행
03_ 예제 어셈블리 언어 프로그램

Chapter 08. 컴퓨터 구조 실습
들어가기에 앞서
01_ 레지스터 전달 표현 VHDL 설계
:: 컴퓨터 구조 실습 결과보고서
02_ ALSU의 VHDL 설계
:: 컴퓨터 구조 실습 결과보고서
03_ 마이크로 연산과 제어 함수
:: 컴퓨터 구조 실습 결과보고서
04_ 마이크로 연산의 이해
:: 컴퓨터 구조 실습 결과보고서
05_ 어셈블리 언어 프로그래밍
:: 컴퓨터 구조 실습 결과보고서
06_ 새로운 명령어의 추가
:: 컴퓨터 구조 실습 결과보고서

Chapter 09. 기본 컴퓨터의 설계
들어가기에 앞서
01_ 리셋 회로
02_ 시퀀스 카운터(SC)부
03_ 제어부
04_ 명령어 디코더부
05_ 산술연산부
06_ 레지스터부
07_ 입출력부
08_ 메모리
09_ 레지스터 출력

부록
부록 01_ VHDL Data Types, Operators and Attributes
부록 02_ DigComV32
부록 03_예제 프로그램 명령어 단위 실행 결과
부록 04_ 어셈블러 프로그래밍

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저자소개

저자 노승환은 현재 공주대학교 정보통신공학부 교수로 재직 중이다. 컴퓨터 및 네트워크 관련 주제로 1993년 고려대학교 박사학위를 취득하고, 1994년부터 현재까지 공주대학교에서 강의를 하고 있다. 이동통신망에서 핸드오버에 관해 연구하고 있으며, 최근에는 휴대 인터넷 및 Mobile IP 기반의 핸드오버 프로토콜에 관한 연구를 진행 중이다. 또한 국내에 임베디드 시스템이 소개되기 시작한 시절부터 임베디드 프로세서, 리눅스 등을 이용한 하드웨어와 응용 소프트웨어를 개발하였으며, 이를 이용하여 웨어러블 컴퓨터(wearable computer)에 관한 연구를 수행하였다.

도서소개

『FPGA 디지털 설계: 실습부터 응용까지』는 전기, 전자, 정보통신, 컴퓨터 관련학과 학생을 대상으로 한 교재이다. 기본원리-기초실습-응용실습의 단계적 학습으로 디지털 시스템 설계를 배우고, 학생들 스스로 디지털 시스템 설계를 할 수 있도록 만들었다. ALTERA의 Quartus 2를 설계 소프트웨어로 사용하며, 저자가 제작한 DigComV32 실습키트로 실습할 수 있을 뿐만 아니라 시뮬레이션만으로도 설계한 결과를 확인할 수 있도록 했다.
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