Název:

Pokročilé číslicové systémy

Zkratka:PCS
Ak.rok:2017/2018
Semestr:zimní
Studijní plán:
ProgramOborRočníkPovinnost
IT-MGR-2MBI-povinně volitelný - skupina C
IT-MGR-2MBS-volitelný
IT-MGR-2MGM-povinně volitelný - skupina C
IT-MGR-2MIN-volitelný
IT-MGR-2MIS-volitelný
IT-MGR-2MMI-povinně volitelný - skupina C
IT-MGR-2MMM-volitelný
IT-MGR-2MPV2.povinný
IT-MGR-2MSK-volitelný
Vyučovací jazyk:čeština
Kredity:5 kreditů
Ukončení:zkouška (písemná)
Výuka:
hod./sempřednáškasem./cvičenílab. cvičenípoč. cvičeníjiná
Rozsah:26001016
 zkouškatestycvičenílaboratořeostatní
Body:601801012
Garant:Fučík Otto, doc. Dr. Ing., UPSY
Přednášející:Kořenek Jan, Ing., Ph.D., UPSY
Martínek Tomáš, Ing., Ph.D., UPSY
Matoušek Jiří, Ing., UPSY
Cvičící:Dvořák Milan, Ing., UPSY
Kajan Michal, Ing., UPSY
Matoušek Denis, Ing., UPSY
Matoušek Jiří, Ing., UPSY
Zachariášová Marcela, Ing., Ph.D., UPSY
Fakulta:Fakulta informačních technologií VUT v Brně
Pracoviště:Ústav počítačových systémů FIT VUT v Brně
Rozvrh:
DenVýukaTýdenMístnostOdDoPSKSk-odSk-do
Popoč. lab7., 8., 9., 11., 12. výukyL30615:0016:50
Stpoč. lab7., 8., 9., 11., 12. výukyL30608:0009:50
ČtpřednáškavýukyA11314:0015:502MIT17 MPV17 MPV
ČtpřednáškavýukyA11314:0015:501MITxxxx
 
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.
Anotace:
  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 moderních přístupů k syntéze číslicových systémů. Jsou popsány využívané metody a modely, na kterých jsou následně představeny postupy pro optimalizace na logické úrovni a z pohledu cílové technologie. Představeny jsou také postupy umožňující synergii syntézy a verifikace číslicových obvodů. 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.

Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti:
  Základy návrhu číslicových systémů, základy programování.
Získané dovednosti, znalosti a kompetence:
  Studenti jsou schopni navrhnout komplexní číslicový systém optimalizovaný podle různých hledisek s využitím moderních návrhových metod a znají moderní metody pro syntézu a verifikaci takového systému.
Osnova přednášek:
 
  • Přehled tradičních technik, algoritmů a nástrojů pro návrh číslicových obvodů.
  • Přehled technologií pro realizaci číslicových obvodů (ASIC, FPGA).
  • Algoritmy pro minimalizaci číslicových obvodů.
  • Pokročilé techniky syntézy číslicových obvodů (pipelining, retiming)
  • Aplikace omezujících podmínek.
  • Modely a metody pro moderní syntézu číslicových obvodů (AIG, BDD, SAT solvery).
  • Moderní přístupy k syntéze číslicových obvodů (logické optimalizace).
  • Moderní přístupy k syntéze číslicových obvodů (optimalizace pro cílovou technologii).
  • Synergie syntézy a verifikace číslicových obvodů.
  • Návrh číslicových obvodů s ohledem na nízkou spotřebu.
  • Rekonfigurovatelné počítání.
  • Verifikace číslicových obvodů (metodologie OVM).
Osnova počítačových cvičení:
 
  • Syntéza základních logických obvodů, pipelining, retiming.
  • Aplikace omezujících podmínek.
  • Syntéza základních číslicových obvodů pomocí nástroje ABC.
  • Syntéza pokročilých číslicových obvodů pomocí nástroje ABC.
  • Verifikace číslicových obvodů.
Osnova ostatní - projekty, práce:
 
  • Individuální projekt zaměřený na návrh jednoduché komponenty v prostředí CatapultC.
Literatura referenční:
 
  • Gajsky D., Dutt N., Wu A., Lin S.: High-Level Synthesis: Introduction to Chip and System Design, ISBN 079239194-2, 1992
  • Micheli G., High-Level Synthesis from Algorithm to Digital Circuit, ISBN 978-1-4020-8587-1, 2008
  • Rabaey J., Pedram M.: Low Power Design Methodologies, Kluwer, ISBN 0792396308, 1996
Literatura studijní:
 
  • Přednáškové materiály v elektronické formě
Průběžná kontrola studia:
  Půlsemestrální písemná zkouška a vypracování projektu v předepsaném termínu.
Podmínky zápočtu:
  Zápočet není ustanoven.