Návrh systémů VLSI

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra mikroelektroniky

Anotace:

Předmět seznamuje studenta se základy návrhu, syntézy a verifikace systémů velmi vysoké integrace a systémů na čipu. Student se seznámí se základními stavebními prvky, architekturou a návrhovými postupy využívanými při realizaci komplexních integrovaných systémů, způsoby jejich popisu a postupem jejich syntézy. Naučí se verifikační strategii, navrhovat a analyzovat testy. Cvičení jsou pak zaměřena na praktický návrh, syntézu a verifikaci rekonfigurovatelného systému na čipu v jazyku popisujícím hardware (VHDL, Verilog).

Výsledek studentské ankety předmětu je zde: http://www.fel.cvut.cz/anketa/aktualni/courses/A0M34NSV

Požadavky:

https://moodle.kme.fel.cvut.cz/moodle/login/index.php?lang=cs

Návrh, vypracování a prezentace semestrálního projektu, absolvování zkoušky.

Osnova přednášek:

1. Integrované systémy VLSI: postup návrhu a syntézy, jeho domény, úrovně a reprezentace.

2. Popis funkce systému. Jazyky popisující hardware využívající behaviorální popis.

3. Struktura kódu, sémantika a syntaxe.

4. Způsoby přiřazení pro popis funkce hardwaru, paralelní a sekvenční domény a způsoby jejich interpretace.

5. Hierarchie, tvorba parametrizovaných modelů a knihoven. Popis systémů v jazycích Verilog, SystemVerilog a SystemC.

6. Hardwarové platformy, cílové architektury, programovatelné a rekonfigurovatelné systémy.

7. Návrh systémů na čipu, recyklace návrhu, využití IP jader.

8. Behaviorální syntéza: RTL model, algoritmy a postupy. Logická syntéza: metody a omezení. Syntéza topologie. Řízení procesu syntézy systému.

9. Modely integrovaných systémů a struktur, standardy.

10. Testování a spolehlivost. Modely poruch a metody lokalizace.

11. Verifikační plány a strategie.

12. Nástroje pro verifikaci: simulátory a modely.

13. Návrh a analýza testů: stimuly, odezvy a testbenche (tvorba a architektura).

14. Projektování návrhu VLSI systémů, minimalizace rizik, výrobní dokumentace a podklady.

Osnova cvičení:

1. Návrhový systém ISE: seznámení s návrhem integrovaného systému - zadání, syntéza, implementace.

2. Návrhový systém ISE: popis modelu integrovaného systému v jazyce VHDL. Implementace navrženého systému v FPGA.

3. VHDL - využití paralelní domény pro popis kombinačních (budiče, kodéry a dekodéry, multiplexery) funkcí.

4. VHDL - využití sekvenční domény pro popis kombinačních a sekvenčních (klopné obvody, čítače) funkcí.

5. Návrhový systém ISE: funkční, logická a časová analýza. VHDL - hierarchický návrh a tvorba modelů pro verifikaci (testbench).

6. VHDL - popis stavových automatů a návrh komplexních sekvenčních systémů.

7. Návrh modelu číslicového systému v jazyce Verilog.

8. Knihovny IP jader, návrh systémů s využitím knihoven (generátorů) IP jader, užití bloků specifických určité architektuře (paměti, DCM).

9. Zadání semestrálního projektu - návrh integrovaného systému na bázi FPGA.

10. Návrh integrovaného systému na bázi FPGA.

11. Návrh integrovaného systému na bázi FPGA.

12. Návrh integrovaného systému na bázi FPGA.

13. Návrh integrovaného systému na bázi FPGA.

14. Prezentace semestrálních projektů, zápočet.

Cíle studia:

Předmět seznamuje studenta se základy návrhu, syntézy a verifikace systémů velmi vysoké integrace a systémů na čipu.

Studijní materiály:

1. Wayne Wolf : „Modern VLSI Design: System-on-Chip Design“, Prentice-Hall, 2002

2. Samiha Mourad, Yervant Zorian: „Principles of Testing Electronic Systems“, John Wiley, 20002

3. Bruce Wile, John C. Goss, Wolfgang Roesner: „Comprehensive Functional Verification“, Elsevier, 2005

Poznámka:

Rozsah výuky v kombinované formě studia: 14p+6l

Další informace:

http://moodle.fel.cvut.cz/

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Elektrotechnika, energetika a management - Technologické systémy_144957 (volitelný předmět)
• Elektrotechnika, energetika a management - Elektrické stroje, přístroje a pohony_145019 (volitelný předmět)
• Elektrotechnika, energetika a management - Elektroenergetika_145039 (volitelný předmět)
• Elektrotechnika, energetika a management - Ekonomika a řízení energetiky_145106 (volitelný předmět)
• Elektrotechnika, energetika a management - Ekonomika a řízení elektrotechniky_145126 (volitelný předmět)
• Komunikace, multimédia a elektronika - Bezdrátové komunikace_145152 (volitelný předmět)
• Komunikace, multimédia a elektronika - Multimediální technika_145209 (volitelný předmět)
• Komunikace, multimédia a elektronika - Elektronika_145231 (volitelný předmět)
• Komunikace, multimédia a elektronika - Sítě elektronických komunikací_145248 (volitelný předmět)
• Kybernetika a robotika - Robotika_145304 (volitelný předmět)
• Kybernetika a robotika - Senzory a přístrojová technika_145332 (volitelný předmět)
• Kybernetika a robotika - Systémy a řízení_145356 (volitelný předmět)
• Otevřená informatika - Umělá inteligence_145417 (volitelný předmět)
• Otevřená informatika - Počítačové inženýrství_145440 (volitelný předmět)
• Otevřená informatika - Počítačové vidění a digitální obraz_145456 (volitelný předmět)
• Otevřená informatika - Počítačová grafika a interakce_145515 (volitelný předmět)
• Otevřená informatika - Softwarové inženýrství_145534 (volitelný předmět)
• Kybernetika a robotika - Letecké a kosmické systémy (volitelný předmět)
• Komunikace, multimédia a elektronika - Komunikační systémy (volitelný předmět)