Detail předmětu

Pokročilé číslicové systémy

PCS Ak. rok 2013/2014 zimní semestr 5 kreditů

Aktuální akademický rok

Tento předmět je zaměřen na výuku pokročilých technik pro návrh číslicových obvodů. Nejprve je uveden stručný přehled základních přístupů pro modelování a simulaci obvodů s využitím jazyka VHDL a shrnuty základní vlastnosti cílových technologií jako jsou ASIC a FPGA. Následně jsou popsány pokročilé techniky minimalizace a syntézy číslicových obvodů (pipelining, retiming), které jsou doplněny o aplikaci omezujících podmínek. Hlavní část kurzu je zaměřena na objasnění základních teoretických přístupů pro syntézu obvodů z vysokoúrovňových programovacích jazyků jako je např. C/C++. Popsána je zejména problematika reprezentace obvodu, proces plánovaní, alokace a přiřazení zdrojů. Získané teoretické znalosti jsou následně aplikovány při návrhu obvodů v moderním návrhovém prostředí CatapulC. Uvedená problematika je doplněna o další důležitá témata z této oblasti, jako je např. syntéza obvodů s ohledem na spotřebu a verifikace číslicových obvodů s využitím metodologie OVM.

Garant předmětu

Fučík Otto, doc. Dr. Ing. (UPSY)

Jazyk výuky

česky

Zakončení

zkouška

Rozsah

  • 26 hod. přednášky
  • 10 hod. pc laboratoře
  • 16 hod. projekty

Zajišťuje ústav

Ústav počítačových systémů (UPSY)

Získané dovednosti, znalosti a kompetence z předmětu

Studenti jsou schopni navrhnout komplexní číslicový systém optimalizovaný podle různých hledisek s využitím moderních návrhových metod, programovacího jazyka na vyšší úrovni (C/C++) a profesionálních návrhových systémů (CatapultC).

Cíle předmětu

Seznámit studenty s pokročilými metodami návrhu komplexních číslicových systémů, s jazyky pro popis hardware, profesionálními vývojovými prostředky, s implementací obvodů na programovatelných logických obvodech a technikami pro optimalizaci návrhu podle různých kritérií.

Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti

Základy návrhu číslicových systémů, základy programování.

Literatura studijní

  • Přednáškové materiály v elektronické podobě.
  • Khatri S. P., Gulati K. (eds.): Advanced Techniques in Logic Synthesis, Optimizations and Applications, ISBN 978-1-4419-7517-1, 2011
  • Rabaey J., Pedram M.: Low Power Design Methodologies, Kluwer, ISBN 0792396308, 1996

Osnova přednášek

  • Přehled tradičních návrhových technik, algoritmů a nástrojů pro kombinační a sekvenční logické obvody.
  • Strukturovaný návrh. Návrhové strategie. Dekompozice návrhu. Návrhové systémy CAD
  • Úvod do jazyka VHDL.
  • Základní konstrukce jazyka VHLD. Simulace a syntéza.
  • Základní modelovací techniky jazyka VHDL.
  • Návrh na algoritmické úrovni.
  • Návrh na úrovni meziregistrových přenosů.
  • Návrhové techniky VHDL. Optimalizace návrhu podle různých hledisek.
  • Návrhový proces obvodů ASIC a PLD. Rychlé prototypování.
  • Modelování pro syntézu.
  • Návrh shora-dolů ve VHDL.
  • Příklady komplexních číslicových systémů popsaných ve VHDL.
  • Algoritmy pro automatizovaný návrh. Hardware/software co-design.

Osnova počítačových cvičení

  • Návrh, schéma a simulace úplné 4 bitové kombinační sčítačky s kaskádním přenosem.
  • Modelování a simulace kombinačních logických obvodů ve VHDL.
  • Modelování a simulace sekvenčních logických obvodů ve VHDL.
  • Modelování, simulace a implementace 16-ti bitové sekvenční násobičky popsané ve VHDL.

Průběžná kontrola studia

Hodnocení studia je založeno na bodovacím systému. Pro úspěšné absolvování předmětu je nutno dosáhnout 50 bodů.

Zápočet není ustanoven.

Metody vyučování

Výuka předmětu je realizována formou: Přednáška - 2 vyučovací hodiny týdně, Cvičení na poč. - 1 vyučovací hodina týdně, Projekty - 1 vyučovací hodina týdně.

Kontrolovaná výuka

Půlsemestrální písemná zkouška a vypracování projektu v předepsaném termínu.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

Nahoru