Detail předmětu

Pokročilé číslicové systémy

FIT-PCSAk. rok: 2017/2018

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.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Dr. Ing. Otto Fučík

Zajišťuje ústav

Ústav počítačových systémů (UPSY)

Výsledky učení předmětu

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.

Prerekvizity

Základy návrhu číslicových systémů, základy programování.

Způsob a kritéria hodnocení

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

Zápočet není ustanoven.

Osnovy výuky

    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.

Učební cíle

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.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Půlsemestrální písemná zkouška a vypracování projektu v předepsaném termínu.

Základní literatura

Micheli G., High-Level Synthesis from Algorithm to Digital Circuit, ISBN 978-1-4020-8587-1, 2008 (EN)

Doporučená literatura

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

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program IT-MGR-2 magisterský navazující

    obor MBI , 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
    obor MSK , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    obor MMM , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    obor MBS , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    obor MPV , 2 ročník, zimní semestr, povinný
    obor MIS , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    obor MIN , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    obor MGM , 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Dr. Ing. Otto Fučík

Osnova

  • 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).

Cvičení na počítači

10 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Dr. Ing. Otto Fučík

Osnova

  • 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.

Projekt

16 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Dr. Ing. Otto Fučík