머리말

최근 인공지능(AI) 기술 경쟁이 치열하게 펼쳐짐에 따라, 대용량 데이터를 보다 빠르고 또 비용 및 효율적으로 처리할 수 있는 FPGA의 수요가 증가하고 있다. FPGA는 사용자의 필요에 따라 논리 회로를 직접 설계 가능한 유연성(Programmable)과 알고리즘의 병렬 설계를 통한 높은 처리 성능을 제공한다. 이러한 이유로 산업체와 학계에서는 하드웨어 기술 언어(Hardware Description Language)를 많이 사용하고 있고, 그 필요성이 대두되면서 필자는 이 책을 집필하게 되었다.

본 교재는 FPGA 설계의 기초가 되는 디지털 시스템 설계 및 실습을 설명하였다. 디지털 시스템 설계에는 여러 가지 방법이 있으나, 하드웨어 기술 언어를 이용한 설계 방법이 일반화되고 있다. 이러한 하드웨어 기술 언어 중에서 C언어와 유사한 Verilog HDL을 이용하여 회로를 설계하고, 시뮬레이션을 통해 설계한 회로의 기능을 검증하고, 최종 FPGA에 실장하여 동작을 테스트하였다.

특히 본 교재는 한 학기 수업 분량으로 교재 내용을 구성하였으며, Intel Quartus Prime과 Modelsim 소프트웨어를 처음 접하는 학생들도 따라할 수 있도록 그림을 추가하고 실습을 단계별로 설명하여 학생들의 이해를 돕고자 노력하였다. 뿐만 아니라 소프트웨어 설계와 달리 하드웨어 기술 언어를 이용한 설계의 특성을 이해하고 하드웨어 측면에서 고려해야 할 사항들을 상세히 언급하였다.
본 교재의 1장은 Verilog HDL의 문법, 2장은 Modelsim을 이용한 시뮬레이션(QUI 입력 파형, 매크로 실행, 테스트 벤치), 3장은 Intel Quartus Prime을 이용한 시뮬레이션, 4장은 조합논리회로설계, 5장은 순차논리회로 설계, 6장은 DE0-Nano 보드를 이용한 설계 실습, 7장은 FPGA 임베디드 프로세서 시스템 설계 실습, 마지막으로 부록 Intel Quartus Lite Edition 설치 방법으로 구성되었다.

이 책이 출판될 수 있도록 노력해주신 복두출판사 관계자분들에게 감사의 마음을 전한다.

2021년 6월
한국폴리텍대학 김동진 교수 씀

저자

1장 Verilog 소개
2장 Modelsim을 이용한 시뮬레이션
3장 Intel Quartus Prime을 이용한 시뮬레이션
4장 조합논리회로 설계
5장 순차논리회로 설계
6장 DE0-Nano 보드를 이용한 설계 실습
7장 FPGA 임베디드 프로세서 시스템 설계 실습