Проектирование систем на кристалле

2023/2024

Учебный год

RUS

Обучение ведется на русском языке

5

Кредиты

Кто читает:

Департамент компьютерной инженерии

Статус:

Курс обязательный

Когда читается:

3-й курс, 3, 4 модуль

Преподаватели

Американов Александр Александрович

Евтушенко Лариса Геннадьевна

Романов Александр Юрьевич

Программа дисциплины

Аннотация

Курс «Проектирование систем на кристалле» опирается на знания, полученные в рамках предыдущих дисциплин «Теория автоматов», «Сети и телекоммуникации», «Инструментальные средства и технологии программирования», «Информатика», НИС «Python в науке о данных». Курс позволит студентам приобрести теоретические и практические навыки по разработке, проектированию и программированию цифровых систем (портативные системы, системы управления и контроля, видео-/аудио-системы, аппаратных ускорителей для методов искусственного интеллекта и т.д.), а также обеспечит освоение новых САПР (таких, как: Intel Quartus Prime, ModelSim и средств виртуализации DESim) и языка программирования (проектирования цифровых систем) Verilog/SystemVerilog. Выполнение практических работ студентов осуществляется на реальном оборудовании, средствах виртуализации и удаленных стендах. Также курс расширяет знания, которые студенты получают в рамках дисциплин, связанных с проектированием программного обеспечения, а также программированием микропроцессоров/микроконтроллеров/одноплатных компьютеров; является одним из базовых для работы над ВКР и прохождения производственной практики на предприятиях с уклоном на разработку аппаратных реализаций цифровых встраиваемых систем.

Цель освоения дисциплины

• Приобретение теоретических и практических навыков по разработке, проектированию и программированию цифровых систем (портативных системы, систем управления и контроля, видео-/аудио-систем и пр.).
• Изучение языка программирования (проектирования цифровых систем) Verilog.
• Обучение цифровому синтезу с использованием таких САПР, как Intel Quartus Prime, ModelSim, а также средств виртуализации: DESim. Получение опыта работы с удаленным оборудованием. Применение методов искусственного интеллекта для цифрового синтеза логических устройств.
• Знакомство с архитектурой MIPS и RISC процессоров. Применение изученных архитектур для методов машинного обучения.

Планируемые результаты обучения

• Знать основные методы математического анализа и моделирования и синтеза цифровых систем
• Знать подходы к описанию цифровых систем
• Знать теоретические основы и аппаратное устройство ПЛИС и систем на кристалле
• Иметь навыки проектирования в специализированном программном обеспечении Altera Quartus II; работы в среде моделирования ModelSim и проектирования цифровых систем на языке HDL Verilog.
• Уметь описать модули цифровой системы в виде цифровых автоматов; вести разработку аппаратной части цифровой системы
• Уметь представить цифровую систему в виде иерархической системы отдельных модулей
• Иметь навыки проектирования в специализированном программном обеспечении Intel Quartus Prime; работы в среде моделирования ModelSim и проектирования цифровых систем на языке HDL Verilog.
• Созданные архитектуры цифровых логических устройств. Описание основных аспектов разработки цифровых логических устройств.
• Разработка ASIC с целью аппаратного ускорения методов машинного обучения.

Содержание учебной дисциплины

• Проектирование ASIC
• Выполнение домашнего задания
• Функционально логическое проектирование
• Программируемые логические устройства
• Введение в MIPS и RISCV архитектуру
• Подготовка к экзамену (итоговому контролю)

Элементы контроля

• Домашнее задание
• Практические работы
• Контроль на лекциях
• Экзамен

Промежуточная аттестация

• 2023/2024 учебный год 4 модуль
  0.12 * Домашнее задание + 0.12 * Контроль на лекциях + 0.56 * Практические работы + 0.2 * Экзамен

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Дэвид, М. Х. Цифровая схемотехника и архитектура компьютера / М. Х. Дэвид, Л. Х. Сара. — Москва : ДМК Пресс, 2017. — 792 с. — ISBN 978-5-97060-522-6. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/97336 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.

Рекомендуемая дополнительная литература

• Максфилд, К. Проектирование на ПЛИС. Курс молодого бойца : учебное пособие / К. Максфилд. — Москва : ДМК Пресс, 2010. — 407 с. — ISBN 978-5-94120-147-1. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/60987 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
• Харрис, Д. М. Цифровая схемотехника и архитектура компьютера. Дополнение по архитектуре ARM / Д. М. Харрис, С. Л. Харрис , перевод с английского А. А. Слинкин. — Москва : ДМК Пресс, 2019. — 356 с. — ISBN 978-5-97060-650-6. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/111431 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.