System Design of Digital Devices

2021/2022

Academic Year

RUS

Instruction in Russian

8

ECTS credits

Delivered at:

School of Computer Engineering

Course type:

Elective course

When:

4 year, 1-3 module

Instructors

Amerikanov, Aleksandr

Lezhnev, Evgeny

Romanov, Aleksandr

Программа дисциплины

Аннотация

Курс «Системное проектирование цифровых устройств» является курсом по выбору и рассчитан на студентов четвертого года обучения в бакалавриате. В курсе рассматриваются основные вопросы, связанные с получением студентами углубленных теоретических знаний по этапам проектирования, прототипирования, верификации, программирования и производства цифровых устройств и использует в основном материалы предшествующих дисциплин «Проектирование систем на кристалле», «Теория автоматов», «Сети и телекоммуникации», «Инструментальные средства и технологии программирования», «Информатика». 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 преддипломной практики на предприятиях с конструкторским уклоном. В курсе рассматривается теория проектирования заказных микросхем и проектирования цифровых устройств на основе ПЛИС. Современный системный подход к построению цифровых устройств рассматривающий их как единый аппаратно-программный комплекс обеспечивает высокое качество проектных решений, а специалисты по проектированию цифровых устройств востребованы во всех сферах проектирования электронных систем. В рамках курса студенты обучаются методам формализации процессов проектирования систем, верификации проектируемых систем, на высоком уровне осваивают использование конструкторских САПР и их взаимодействия. Вырабатываются подходы к улучшению качества процесса проектирования на основе использования методов и средств нахождения оптимальных проектных решений. Основу курса составляют установочные лекции, главным содержанием которых является освоение научно-теоретических основ, а также практические занятия для развития навыков владения методами проектирования цифровых систем.

Цель освоения дисциплины

• • приобретение теоретических и практических навыков по разработке, проектированию и программированию цифровых систем (портативных системы, систем управления и кон-троля, видео-/аудио-систем и пр.);
• • обучение цифровому синтезу с использованием таких САПР, как QuartusPrime и ModelSim;
• • изучение языка программирования (проектирования цифровых систем) Verilog.

Планируемые результаты обучения

• Знать подходы к описанию цифровых систем;
• Осуществлять проектирование под HPS.
• Знать основные методы математического анализа и моделирования и синтеза цифровых систем;
• Знать теоретические основы и аппаратное устройство ПЛИС и основы проектирования систем на кристалле.
• Знать устройство типовых процессорных ядер;
• Иметь навыки проектирования в специализированном программном обеспечении Altera Quartus II;
• Иметь навыки работы в среде моделирования ModelSim и проектирования цифровых систем на языке HDL Verilog.
• Иметь навыки синтеза процессорного ядра Nios II в среде системной интеграции Qsys и его программирования в среде Qsys IDE;
• Иметь навыки синтеза процессорных ядер MIPS;
• Уметь вести разработку аппаратной и программной частей системы на кристалле.
• Уметь описать модули цифровой системы в виде цифровых автоматов;
• Уметь представить цифровую систему в виде иерархической системы отдельных модулей;
• Уметь проектировать системы на кристалле;

Содержание учебной дисциплины

• Cофт-процессорные IP ядра. MIPS архитектура
• Процессорное ядро AlteraNIOSII
• Системы на кристалле
• Средства проектирования систем на кристалле
• Altera HPS

Элементы контроля

• Домашнее задание
  Описание заданий в методических рекомендациях к дисциплине.
• Экзамен
  Порядок прохождения экзамена, примеры вопросов и заданий содержатся в документе SPDS_Exam_2020_p1.
• Практические работы
  Описание заданий в методических рекомендациях к дисциплине.

Промежуточная аттестация

• 2021/2022 учебный год 3 модуль
  0.16 * Домашнее задание + 0.64 * 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.