Detail předmětu

Hardware/Software Codesign

FIT-HSCAk. rok: 2025/2026

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)

Vstupní znalosti

Základy modelování a simulace.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

  • Pololetní zkouška - 20 bodů.
    Projekt - 25 bodů. Pro získání zápočtu, a tedy i pro přihlášení ke zkoušce, musí studenti získat z projektu alespoň 5 bodů.
  • Závěrečná zkouška - 55 bodů. Minimální počet bodů, které lze získat ze závěrečné zkoušky, je 25. V opačném případě nebudou studentovi přiděleny žádné body.
  • Plagiátorství a nedovolená spolupráce způsobí, že zúčastnění studenti nebudou klasifikováni a může být zahájeno disciplinární řízení.

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.
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.

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 MITAI magisterský navazující

    specializace NSEC , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NISY do 2020/21 , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NNET , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NMAL , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NCPS , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NHPC , 0 ročník, zimní semestr, povinný
    specializace NVER , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NIDE , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NISY , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NEMB do 2023/24 , 0 ročník, zimní semestr, povinný
    specializace NSPE , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NEMB , 0 ročník, zimní semestr, povinný
    specializace NBIO , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NSEN , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NVIZ , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NGRI , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NADE , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NISD , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace NMAT , 0 ročník, zimní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Tomáš Martínek, Ph.D.
Ing. Lukáš Kekely, Ph.D.
doc. Dr. Ing. Otto Fučík

Osnova

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

Projekt

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Dr. Ing. Otto Fučík

Osnova

Individuální projekt v rozsahu 13 hodin.