Detail předmětu
Pokročilé techniky návrhu číslicových systémů
PND Ak. rok 2022/2023 zimní semestr
Předmět představuje pokročilé techniky návrhu číslicových systémů. Je zaměřen na logickou syntézu a verifikaci složitých číslicových obvodů, efektivní využití hardwarových a softwarových prostředků a moderních technologií pro konstrukci hardwarových zařízení. V rámci předmětu budou diskutovány následující oblasti: Pokročilá logická syntéza a verifikace, syntéza obvodů z vysokoúrovňových jazyků, hardware/software codesign, návrh zařízení s ohledem na nízkou spotřebu a rekonfigurovatelné počítání. Uvedené přístupy a techniky budou ukázány na příkladech aplikačně specifických systémů.
Okruhy otázek k SDZ
- Principy logické syntézy digitálních obovdů (reprezentace, optimalizace, mapování)
- Moderní přístupy k syntéze číslicových obvodů (AIG, BDD, ověřování funkční ekvivalence).
- Syntéza HW z vyšších programovacích jazyků (reprezentace, alokace, plánování, přiřazení).
- Aplikace omezujících podmínek.
- Verifikace číslicových obvodů, metodologie OVM.
- Výpočetní technologie (FPGA, 3D IC, IP-core, hard/soft CPU, DSP atd.).
- Vestavěné systémy, architektura SW.
- Metodika návrhu HW/SW codesign, platformy, programovatelné logické obvody.
- Rekonfigurovatelné počítání.
- Techniky návrhu energeticky efektivních a nízkopříkonových systémů.
Garant předmětu
Jazyk výuky
Zakončení
Rozsah
- 39 hod. přednášky
Bodové hodnocení
- 100 bodů závěrečná zkouška
Zajišťuje ústav
Získané dovednosti, znalosti a kompetence z předmětu
Studenti budou schopni použít moderní techniky, nástroje a technologie pro návrh hardwarových zařízení.
Použití moderních technik návrhu hardwarových zařízení.
Cíle předmětu
Porozumět pokročilým technikám návrhu komplexních číslicových systémů. Získat schopnosti nutné k využití moderních technologií a návrhových systémů pro konstrukci hardwarových zařízení. Pochopit moderní principy syntézy obvodů, získat pokročilé znalosti z oblasti hardware/software codesign a rekonfigurovatelného počítání.
Literatura studijní
- Joo Manuel Paiva Cardoso, Jos Gabriel de Figueiredo Coutinho, and Pedro C. Diniz. 2017. Embedded Computing for High Performance: Efficient Mapping of Computations Using Customization, Code Transformations and Compilation. Morgan Kaufmann Publishers Inc., San Francisco, CA, USA.
- Marwedel, P.: Embeded System Design: Embedded Systems Foundations of Cyber-Physical Systems and the Internet of Things, 3rd Edition. Springer, USA, 2018, ISBN 978-3-319-56043-4.
- Sarkar, Angsuman, Swapnadip De, Manash Chanda, and Chandan Kumar Sarkar. 2016. Low Power VLSI Design Fundamentals.
Osnova přednášek
- Úvod: Shrnutí stávajících přístupů pro konstrukci číslicových zařízení.
- Moderní přístupy k syntéze číslicových obvodů, optimalizace na logické úrovni a na úrovni cílové technologie. Modely a metody syntézy (AIG, BDD,ověřování funkční ekvivalence).
- Syntézu obvodů z vysokoúrovňových programovacích jazyků (reprezentace obvodu, proces plánovaní, alokace a přiřazení zdrojů).
- Funkční verifikace číslicových obvodů s ohledem na pokrytí zdrojového kódů, stavů, atd. Synergie logické syntézy a verifikace. Metodologie OVM.
- Vestavěný počítačový systém, postupy návrhu vestavěných systémů s mikrokontroléry, specifikace požadavků na vestavěné systémy.
- Metody volby nejvhodnější platformy pro realizaci vestavěného systému, postupy při výběru vhodných klíčových součástí systému.
- Typická architektura software vestavěného systému. Testování, ladění a diagnostika vestavěných systémů.
- Moderní výpočetní technologie, struktury a heterogenní platformy (FPGA, 3D IC, IP-core, hard/soft CPU, DSP atd.).
- Souběžný návrh vestavěných HW/SW systémů (modely, rozdělování, odhady, syntéza, integrace, optimalizace).
- Rekonfigurovatelné počítání - urychlování výpočtů v hardware při flexibilitě návrhu blízké software (rekonfigurace, návrhové systémy pro popis v C/C++ a high-level syntézu atd.).
- Návrhu vestavěných systémů s ohledem na optimalizaci spotřeby energie (minimalizace příkonu na různých úrovních, ambientní zdroje energie a jejich použití atd.).
- Akcelerace aplikačně specifických časově kritických úloh (zpracování síťového provozu a obrazu).
- Aktuální trendy v oblasti technologií, logické syntézy a rekonfigurovatelného počítání.
Kontrolovaná výuka
Vypracování a prezentace projektu.
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program DIT, libovolný ročník, povinně volitelný skupina O
- Program DIT, libovolný ročník, povinně volitelný skupina O
- Program DIT-EN (anglicky), libovolný ročník, povinně volitelný skupina O
- Program DIT-EN (anglicky), libovolný ročník, povinně volitelný skupina O
- Program VTI-DR-4, obor DVI4, libovolný ročník, volitelný
- Program VTI-DR-4, obor DVI4, libovolný ročník, volitelný
- Program VTI-DR-4 (anglicky), obor DVI4, libovolný ročník, volitelný
- Program VTI-DR-4 (anglicky), obor DVI4, libovolný ročník, volitelný