Detail předmětu

Hardware/Software Codesign

FIT-HSCAk. rok: 2021/2022

Předmět je zaměřen na aspekty návrhu výpočetních systémů na systémové úrovni. Optimalizaci výsledné implementace HW/SW systému podle různých kritérií. Behaviorální a strukturní popis funkce systému. Modely základních hardwarových a softwarových komponent a jejich rozhraní. Syntézu hardwarových a softwarových komponent. Přidělení příslušného behaviorálního popisu vybraným komponentám. Návrh rozhraní mezi komponentami. Plánování přístupu na sdílené komponenty. Techniky pro predikci a analýzu návrhu s ohledem na daná omezení. Algoritmy a nástroje pro automatizované rozdělování. Heterogenní výpočetní architektury a platformy. Integrované návrhové prostředky. Studie optimalizovaných HW/SW systémů.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Dr. Ing. Otto Fučík

Zajišťuje ústav

Ústav počítačových systémů (UPSY)

Výsledky učení předmětu

Studenti získají znalosti a dovednosti v teorii a technikách automatizovaného souběžného návrhu hardware a software výpočetních systémů optimalizovaných podle různých hledisek.
Teoretický základ pro analýzu a návrh HW/SW systémů.

Prerekvizity

Základy modelování a simulace.

Způsob a kritéria hodnocení

  • projekt (celkem 25 bodů)
  • půlsemestrální zkouška (celkem 20 bodů)
  • závěrečná zkouška (celkem 55 bodů)

    • Učební cíle

    Studijním cílem předmětu je získání znalostí a dovedností v oblasti souběžného návrhu technického a programového vybavení (HW/SW Co-design) výpočetních systémů. Dále pak seznámení s modely pro popis chování hardwarových a softwarových komponent a jejich vzájemnou interakci, s algoritmy a technikami pro rozdělování a odhad kvality rozdělení na část softwarovou a část hardwarovou, se syntézou a optimalizací výsledné implementace systému podle různých kritérií.

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

    Znalosti studentů jsou ověřovány půlsemestrální zkouškou (20 bodů), vypracováním projektu (25 bodů) v předepsaném termínu a semestrální zkouškou. Pro získání bodů ze semestrální zkoušky je nutné ji vypracovat tak, aby byla hodnocena nejméně 25 body (z celkem 55 bodů). V opačném případě bude semestrální zkouška hodnocena 0 body. Pokud bude odhaleno plagiátorství nebo nedovolená spolupráce na projektech, příslušné body nebudou uděleny a dále bude zváženo zahájení disciplinárního řízení.

    Základní literatura

    D. D. Gajski, N. D. Dutt, A. C-H Wu, S. Y-L Lin: High-Level Synthesis: Introduction to Chip and System Design, Springer, 1992, ISBN-13: 978-0792391944.
    L. H. Crockett, R. A. Elliot, M. A. Enderwitz and R. W. Stewart: The Zynq Book: Embedded Processing with the ARM CortexA9 on the Xilinx Zynq-7000 All Programmable SoC, First Edition, Strathclyde Academic Media, 2014.
    De Micheli, G., Rolf, E., Wolf, W.: Readings in Hardware/Software Co-design, Morgan Kaufmann; 1. vydání, 2001, 697 s., ISBN: 1558607021.
    M. Fingeroff: High-Level Synthesis Blue Book, Xlibris US, 2010, ISBN ‎ 1450097243.
    Schaumont, P. R.: A Practical Introduction to Hardware/Software Codesign, Second Edition, Springer, 2013, ISBN 978-1-4614-3737-6 (eBook).

    Doporučená literatura

    Přednáškové materiály v elektronické formě.

    Zařazení předmětu ve studijních plánech

    • Program IT-MGR-2 magisterský navazující

      obor MBI , 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
      obor MBS , 1 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
      obor MGM , 1 ročník, zimní semestr, povinný
      obor MIN , 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
      obor MIS , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
      obor MMM , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
      obor MPV , 1 ročník, zimní semestr, povinný
      obor MSK , 1 ročník, zimní semestr, povinný

    • Program MITAI magisterský navazující

      specializace NADE , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
      specializace NBIO , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
      specializace NCPS , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
      specializace NEMB , 0 ročník, zimní semestr, povinný
      specializace NGRI , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
      specializace NHPC , 0 ročník, zimní semestr, povinný
      specializace NIDE , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
      specializace NISD , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
      specializace NMAL , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
      specializace NMAT , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
      specializace NNET , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
      specializace NSEC , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
      specializace NSEN , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
      specializace NSPE , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
      specializace NVER , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
      specializace NVIZ , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
      specializace NISY do 2020/21 , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
      specializace NISY , 0 ročník, zimní semestr, volitelný

    Typ (způsob) výuky

     

    Přednáška

    39 hod., nepovinná

    Vyučující / Lektor

    Ing. Jiří Matoušek, Ph.D.
    Ing. Lukáš Kekely, Ph.D.
    doc. Ing. Tomáš Martínek, Ph.D.
    doc. Dr. Ing. Otto Fučík
    doc. Ing. Jan Kořenek, Ph.D.

    Osnova

    1. Aspekty návrhu vestavěných HW/SW výpočetních systémů na systémové úrovni. 
    2. Výpočetní technologie, struktury a heterogenní platformy. 
    3. Behaviorální a strukturní popis. 
    4. Syntéza výpočetních systémů - alokace, přidělení a plánování výpočetních úloh na výpočetní struktury. 
    5. Syntéza výpočetních struktur a jejich optimalizace podle různých kritérií. 
    6. Integrovaná návrhová prostředí. 
    7. Jazyky pro popis HW/SW. 
    8. Techniky pro odhady a analýzu návrhu s ohledem na daná omezení. 
    9. Techniky návrhu s ohledem na nízký příkon. 
    10. Výpočetní modely. 
    11. Rozhraní a komunikace mezi komponentami. 
    12. Algoritmy a nástroje pro automatizované rozdělování.
    13. Optimalizace na systémové úrovni.

    Projekt

    13 hod., povinná

    Vyučující / Lektor

    doc. Ing. Jan Kořenek, Ph.D.
    Ing. Jiří Matoušek, Ph.D.
    doc. Ing. Tomáš Martínek, Ph.D.
    Ing. Lukáš Kekely, Ph.D.

    Osnova

    Individuální projekt v rozsahu 13 hodin.