BME VIK - Áramkörtervezés az absztrakciótól a realizációig

3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Czirkos Zoltán,

4. A tantárgy előadója

Név:	Beosztás:	Tanszék, Int.:
Horváth Péter	Tanársegéd	Elektronikus Eszközök Tsz.
Dr. Czirkos Zoltán	Egyetemi docens	Elektronikus Eszközök Tsz.

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Mikroprocesszor architektúrák, C és C++ programozási nyelvek alapszintű ismerete. VHDL vagy Verilog alapszintű ismerete.

6. Előtanulmányi rend

Ajánlott:
Digitális technika 1-2 (VIIIAA01, VIIIAA02), A programozás alapjai 1-2 (VIHIAA01, VIAUAA00)

7. A tantárgy célkitűzése A tantárgy célja a hallgató tudásának elmélyítése, annak ismertetése, hogy milyen elvonatkoztatásokat alkalmazunk összetett digitális rendszerek tervezése során, és a különböző formális nyelvek (magas szintű programozási és hardverleíró nyelvek) hogyan alkalmazhatók speciálisan az összetett digitális rendszerek leírásában, tervezésében és funkcionális verifikációjában.

8. A tantárgy részletes tematikája A digitális rendszertervezésben alkalmazott elvonatkoztatási szintek jellegzetességeinek és optimalizációs szempontjainak bemutatása után a félév első részében a magas szintű programozási paradigmák (procedurális és objektumorientált) különböző formális nyelvi eszközei kerülnek bemutatásra egy-egy tárolt programú mikroprocesszoros rendszer különböző absztrakt modelljein keresztül. A félév második részének központi témája az algoritmusszintű modellek felhasználásával elkészített regiszter-transzfer szintű (Register-Transfer Level, RTL) reprezentációk tervezésének folyamata. Az előadás-sorozat e része a SystemC-alapú HW/SW együttes tervezést, az ugyancsak SystemC-re épülő ciklushelyes modellezést, valamint a VHDL nyelvre épülő, automatizált áramkörszintézisre optimalizált tervezési módszereket és technikákat mutatja be a korábban megismert demonstrációs célú mikroprocesszoros rendszermodellek különböző implementációinak segítségével. A tárgy továbbá áttekintést nyújt az áramköri tervek fizikai megvalósításának lehetséges technológiáiról, beleértve a standard cellás ASIC és programozható logikai áramköröket (CPLD-k, FPGA-k). A félév záró részében az összetett digitális rendszerek magas szintű verifikációs módszerei (e nyelv, eRM verifikációs módszertan) kerülnek bemutatásra.
Heti bontásban:
1. hét: Elvonatkoztatási szintek a digitális rendszertervezésben
2. hét: Mikroprocesszorok algoritmusszintű modellezése: procedurális megközelítés
3. hét: Mikroprocesszorok algoritmusszintű modellezése: objektumorientált megközelítés
4. hét: A VHDL áttekintése: szintetizálható nyelvi szerkezetek RTL tervezéshez
5. hét: VHDL-alapú RTL tervezés
6. hét: RTL optimalizáció I.: alapfogalmak
7. hét: RTL optimalizáció II.: Clock Domain Crossing (CDC), Reset
8. hét: RTL optimalizáció III.: adatút-optimalizálás: erőforrásigény, időzítés, fogyasztás
9. hét: Mikroprocesszorok RTL modellezése
10. hét: A SystemC RTL áttekintése, procedurális modellek felhasználása ciklushelyes modellezésben SystemC burkolókkal
11. hét: Implementációs technológiák: stdcell ASIC, CPLD, FPGA
12. hét: ASIC verifikáció I.: alapfogalmak
13. hét: ASIC verifikáció II.: Az eRM verifikációs módszertan

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Heti 2 óra előadás.

10. Követelmények a. Opcionális otthoni házi feladat elkészítése.
Egy zárthelyi dolgozat írása.
b. A tárgy sikeres teljesítésének feltételei: zárthelyi legalább elégséges megoldása.
c. A félévközi jegy a zárthelyin elért pontszám alapján, az opcionálisan benyújtott házi feladatra adott pontszámmal való korrekció után alakul ki. Az opcionális házi feladat a pótlási héten még beadható. A házi feladatra legfeljebb a zh-n elérhető maximális pontszám 25%-a adható.

11. Pótlási lehetőségek A tárgyból 1 pót ZH-t és 1 pót-pót ZH-t iratunk a pótlási időszakban.

12. Konzultációs lehetőségek Az előadóval történt egyeztetést követően folyamatos.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom Elektronikusan elérhető előadás fóliák, oktató által készített segédanyagok, forráskódok.

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

Kontakt óra	28
Félévközi készülés órákra	10
Felkészülés zárthelyire	10
Házi feladat elkészítése	12
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása
Vizsgafelkészülés
Összesen	60

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:	Beosztás:	Tanszék, Int.:
Horváth Péter	Tanársegéd	Elektronikus Eszközök Tsz.
Dr. Czirkos Zoltán	Egyetemi adjunktus	Elektronikus Eszközök Tsz.