Detail předmětu

Pokročilé číslicové systémy

PCS Ak. rok 2024/2025 zimní semestr 5 kreditů

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 návrhu 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.

Garant předmětu

Kořenek Jan, doc. Ing., Ph.D. (UPSY)

Koordinátor předmětu

Fučík Otto, doc. Dr. Ing. (UPSY)

Jazyk výuky

česky

Zakončení

zkouška (písemná)

Rozsah

  • 26 hod. přednášky
  • 10 hod. pc laboratoře
  • 16 hod. projekty

Bodové hodnocení

  • 60 bodů závěrečná zkouška (písemná část)
  • 18 bodů půlsemestrální test (písemná část)
  • 10 bodů laboratoře
  • 12 bodů projekty

Zajišťuje ústav

Ústav počítačových systémů (UPSY)

Přednášející

Kekely Lukáš, Ing., Ph.D. (UPSY)
Kořenek Jan, doc. Ing., Ph.D. (UPSY)
Matoušek Jiří, Ing., Ph.D. (UPSY)
Zachariášová Marcela, Ing., Ph.D. (UPSY)

Cvičící

Kekely Lukáš, Ing., Ph.D. (UPSY)
Matoušek Jiří, Ing., Ph.D. (UPSY)
Zachariášová Marcela, Ing., Ph.D. (UPSY)

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.
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.

Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti

Základy návrhu číslicových systémů, základy programování.

Literatura studijní

  • Přednáškové materiály v elektronické podobě.

Osnova přednášek

  • Přehled tradičních technik, algoritmů a nástrojů pro návrh číslicových obvodů.
  • Přehled technologií pro realizaci číslicových obvodů (ASIC, FPGA).
  • 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.
  • Vývojové nástroje pro FPGA a SoC.
  • 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 syntézu logických obvodů.

Průběžná kontrola studia

Půlsemestrální písemná zkouška a vypracování projektu v předepsaném termínu.

Výuka není povinná, v případě nepřítomnosti v laboratořích lze nahradit ztrátu bodů následujícím způsobem: 

  1. přijít do jiné skupiny, ve které se probírá stejná laboratorní úloha. 
  2. na následující laboratoři cvičícímu krátce předvést výsledky ze zameškané laboratoře. 
  3. zaslat  cvičícímu do 14 dní krátký protokol sumarizující výsledky zameškané laboratoře a obsahující odpovědi na otázky ze zadání.

Způsob kontaktu s vyučujícím

Konzultace po přednášce nebo cvičení, případně po domluvě přes email.

Rozvrh

DenTypTýdnyMístn.OdDoKapacitaPSKSkupInfo
Út poč. lab *) 1., 2., 3. výuky N203 N204 N205 12:0013:5020 1MIT 2MIT xx
Út přednáška 1., 2., 11., 12. výuky E104 17:0018:5070 1MIT 2MIT NEMB xx Kořenek
Út přednáška 3., 5., 6., 7., 9., 13. výuky E104 17:0018:5070 1MIT 2MIT NEMB xx Matoušek
Út přednáška 2024-10-08 E104 17:0018:5070 1MIT 2MIT NEMB xx Kekely
Út přednáška 2024-11-05 E104 17:0018:5070 1MIT 2MIT NEMB xx
Út přednáška 2024-11-19 E104 17:0018:5070 1MIT 2MIT NEMB xx Zachariášová
Pá poč. lab *) 1., 2. výuky N103 N104 N105 16:0017:5020 1MIT 2MIT xx
Na výuku se nelze registrovat ve Studis. (Termíny cvičení mohou být v případě potřeby otevřeny dodatečně, ale nemusí být využity vůbec.)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

Nahoru