Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Projektowanie scalonych systemów cyfrowych
Koordynator przedmiotu:
Zbigniew Jaworski, Elżbieta Piwowarska
Status przedmiotu:
Fakultatywny ograniczonego wyboru
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Elektronika
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne - zaawansowane
Kod przedmiotu:
PSSC
Semestr nominalny:
2 / rok ak. 2019/2020
Liczba punktów ECTS:
5
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
125
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
3
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
3
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium15h
  • Projekt15h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
podstawowa wiedza z zakresu działania układów i systemów elektronicznych; wskazana podstawowa umiejętność posługiwania się językami opisu sprzętu (VHDL, Verilog)
Limit liczby studentów:
30
Cel przedmiotu:
przedstawienie najnowszych metod projektowania cyfrowych układów scalonych VLSI oraz praktyczne zapoznanie z technikami projektowania systemów cyfrowych
Treści kształcenia:
- Mikroelektroniczne systemy cyfrowe – podstawowe pojęcia: system zintegrowany (System-on-Chip): przykłady architektur, w tym układy wielordzeniowe i wieloprocesorowe. Układy rekonfigurowalne. Bloki IP. Komunikacja: magistrale, sieć zintegrowana (Network-on-Chip). Układy wejścia/wyjścia. Pamięci. - Metody modelowania systemów i ich wykorzystanie w projektowaniu: języki opisu sprzętu, języki opisu systemu i ich wykorzystanie: specyfikacja, synteza, weryfikacja. Synteza RTL i synteza wysokiego poziomu (high level synthesis). Problemy projektowania sprzętowo-programowego. Ograniczenia i możliwości syntezy. Projektowanie systemów z wykorzystaniem bloków IP: metody i narzędzia. - Problemy realizacji segmentu danych: Metody reprezentacji liczb: liczby całkowite, liczby rzeczywiste. Standard IEEE 754, pakiety VHDL fixed i float. Synteza struktury fizycznej. - Problemy projektowania dużych systemów jednoukładowych: synchronizacja, układy lokalnie synchroniczne - globalnie asynchroniczne. Systemy z wieloma zegarami i zegarami wielofazowymi. Problemy dystrybucji sygnału zegarowego (clock skew) i sygnałów ustawiających (reset, set). Szacowanie poboru mocy dynamicznej i zarządzanie poborem mocy (bramkowanie zegara i adaptacyjne sterowanie częstotliwością taktowania, itp.). Techniki minimalizacji poboru mocy statycznej (implementacja trybu czuwania (sleep mode), adaptacyjne sterowanie napięciem zasilania i polaryzacją podłoża itp.). Rozprowadzanie masy i zasilania. - Weryfikacja i testowanie: metody weryfikacji na różnych poziomach abstrakcji, weryfikacja formalna, narzędzia do weryfikacji formalnej. Zarys problemów testowania i projektowania systemów łatwo testowalnych: strategie zwiększające testowalność, techniki projektowania zorientowanego na testowanie DFT: ścieżka krawędziowa, układy samotestowalne. Standardy IEEE. - Programowalne układy cyfrowe (FPGA): typy i architektury, techniki i narzędzia projektowania, cechy systemów realizowanych tą techniką. Układy jedno i wielordzeniowe, techniki programowania. - Układy syntezowane w technice komórek standardowych (ASIC): biblioteki komórek – rodzaje i warianty. Synteza logiczna i synteza struktury fizycznej układu (topografii) – metody i narzędzia. Optymalizacja architektury i poboru mocy, kompromis powierzchnia-szybkość. Weryfikacja struktury fizycznej: metody szacowania szybkości, powierzchni układu i poboru mocy, rodzaje i formaty opisu komórek. Synteza układów niskomocowych. Zakres laboratorium, projektu: Zajęcia laboratoryjne polegają na wykonywaniu zadań indywidualnie przydzielanych każdemu studentowi. Część laboratoryjna będzie poświęcona nauce obsługi narzędzi EDA wykorzystywanych w trakcie procesu projektowania systemu cyfrowego W ramach zajęć projektowych wykonany zostanie projekt prostego systemu cyfrowego w dwóch wariantach: w technice ASIC z wykorzystaniem bloków IP oraz w technice FPGA. Tematy projektów będą nawiązywać do przykładowych praktycznych zastosowań.
Metody oceny:
Przedmiot będzie zaliczany na podstawie: • oceny zadań cząstkowych wykonywanych w laboratorium (30 % oceny końcowej), • zweryfikowanego i uruchomionego w laboratorium projektu (30% oceny końcowej), • egzaminu z materiału wykładowego (40% oceny końcowej).
Egzamin:
tak
Literatura:
1. Wolf W. ” Modern VLSI Design, IP-based Design”, Prentice Hall 2008. 2. Go_da A, Kos A. „Projektowanie uk_adów scalonych CMOS”,WK_ 2010. 3. John P. Uyemura, „CMOS Logic Circui Design”, Kluwer Academic Publishers, 2001, 4. Wong B., Mital A., Cao Y., Starr G.„Nano-CMOS Circuits And Physical Design”, A John Wiley & Sons, 2005, 5. Aitken R., Gibbons A., Shi K., Keating M., Flynn D., „Low Power Methodology Manual For System-on-Chip Design”, Springer 2008.
Witryna www przedmiotu:
http://www.imio.pw.edu.pl/wwwvlsi/cad/dydaktyka
Uwagi:
Przedmiot prowadzony z wykorzystaniem komercyjnego oprogramowania do projektowania układów cyfrowych, większość pracy własnej studenta wymaga obecności w pracowni na uczelni

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka PSSC_W1
posiada pogłębioną wiedzę na temat wpływu metod wytwarzania współczesnych układów scalonych na modelowanie i weryfikację systemów cyfrowych
Weryfikacja: egzamin, projekt - poprawność otrzymanych parametrów
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W05, K_W06, K_W03
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka PSSC_W2
posiada podbudowaną teoretycznie, rozszerzoną wiedzę w zakresie modelowania układów scalonych, w szczególności modeli układów cyfrowych
Weryfikacja: egzamin, laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W04, K_W05, K_W06
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka PSSC_W3
posiada wiedzę na temat wykorzystywania w projektowaniu systemów cyfrowych elementów objętych ochroną własności intelektualnej
Weryfikacja: egzamin, projekt
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W07, K_W08
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka PSSC_U1
potrafi zaprojektować układ cyfrowy w najnowszej technologii wykorzystując odpowiednie modele oraz narzędzia komercyjne
Weryfikacja: laboratorium, projekt
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U07, K_U08, K_U09, K_U10, K_U15, K_U16
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka PSSC_U2
potrafi zweryfikować projekt układu i ocenić poprawnoSć parametrów
Weryfikacja: laboratorium, projekt
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U07, K_U12
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka Wpisz opis
potrafi zinterpretować specyfikację projektu oraz pozyskać, w źródłach, głównie anglojęzycznych, odpowiednie informacje niezbędne do wykonania projektu
Weryfikacja: laboratorium, projekt
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U01, K_U13
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil praktyczny - kompetencje społeczne

Charakterystyka Wpisz opis
rozumie potrzebę i konsekwencję wykorzystywania elementów objętych ochroną własności intelektualnej
Weryfikacja: egzamin, projekt
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
Powiązane charakterystyki obszarowe: