• A
  • A
  • A
  • АБВ
  • АБВ
  • АБВ
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта

Системы автоматизированного проектирования вычислительных систем

2019/2020
Учебный год
RUS
Обучение ведется на русском языке
5
Кредиты
Статус:
Курс по выбору
Когда читается:
1-й курс, 3, 4 модуль

Преподаватели

Программа дисциплины

Аннотация

Курс «Системы автоматизированного проектирования вычислительных систем» знакомит студентов с теоретическими и практическими знаниями по САПР вычислительных систем и технологиями проектной работы в САПР вычислительных систем. В результате изучения дисциплины студенты поймут основные концепции и принципы разработки в САПР вычислительных систем и получат знания и навыки разработчиков. Курс расширяет знания студентов по возможностям применения САПР при разработке современных вычислительных систем и является одним из базовых при выполнении ВКР и прохождении производственной практики на предприятиях с конструкторским уклоном.
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • Данная дисциплина нацелена на освоение: • теоретических и практических знаний по САПР вычислительных систем, • технологии проектной работы в САПР вычислительных систем.
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • Знать: Историю и перспективы развития предметной области. Программное обеспечение САПР. Полный цикл разработки в САПР вычислительных систем (ВС) Уметь: Выбрать структуру блоков САПР для своей разработки Владеть: Навыками поиска новых методик и технологий для работы в САПР.
  • Знать: Этапы логическогои схемотехнического проектирования ВС в САПР, основные схемно-технологические платформы разработки в САПР. Уметь: Работать с графическим редактором САПР Synopsys. Владеть:навыками разработчика ВС в логическом и схемотехническом блоках САПР.
  • Знать: Физический дизайн в САПР. MIPS планировку. Уметь:Работать с блоками физического моделирования ВС в САПР Synopsys Владеть:навыками разработчика ВС в САПР на уровне моделирования физических процессов в ВС.
  • Знать: Основы языка Verilog. Основы разработка ПЛИС в САПР. Уметь: Описывать объекты различных этапов моделирования на языке Verilog. Владеть: методами разработки процессоров и ПЛИС в САПР.
  • Знать: Основные аспекты надежного проектирования ВС. Уметь:разрабатывать ВС различного назначения в САПР Владеть: навыками оптимального и надежного проектирования ВС в САПР.
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Введение
    Введение. Обзор и анализ современных САПР для разработки вычислительных систем. Типы САПР вычислительных систем. Основные блоки САПР для разработки вычислительных систем. Особенности САПР для кремниевой системной платформы. Гибкая архитектура САПР для программного обеспечения разработки ВС. Специальные (программируемые) компоненты САПР. Программные модули. Правила и руководства по проектированию в САПР. Доминирование групповой разработки. Платформенный дизайн. Платформа является ограничением пространства возможных вариантов реализации, обеспечивая четко определенную реализацию базовой технологии для разработчика системы в САПР.
  • Полный цикл разработки в САПР вычислительных систем (ВС).
    Сквозной маршрут проектирования ВС на кристалле в TCAD Synopsys. Блок CustomCompiler ™. Маршрут проектирования на базе платформы Galaxy. Состав платформы разработки Galaxy. Блок DesignCompiler (DC). Блок IC Compiler. Полный цикл разработки в САПР вычислительных систем (ВС) на кристалле по различным критериям: быстродействие, мощность, стоимость.
  • Пример разработки в системном блоке САПР
    Пример разработки в системном блоке САПР: 8-битный микропроцессор MIPS. Архитектура MIPS. Набор инструкций микропроцессора MIPS. Форматы кодирования команд. Пример кода на ассемблере для программы вычисления чисел Фибоначчи. Код на машинном языке для программы Фибоначчи. Многоцикловая микроархитектура микропроцессора MIPS.
  • Логическое проектирование ВС в САПР. Примеры проектирования
    Микропроцессор MIPS - компьютерная система. Блок - схема MIPS верхнего уровня. Разработка 8 бит 2: 1 мультиплексора. Иерархия проектирования микропроцессора MIPS. Вентильное проектирование: разработка регистров, счетчиков, генераторов чисел, разработка шифраторов, дешифраторов, компараторов; разработка АЛУ.
  • Схемотехническое проектирование ВС в САПР. Примеры проектирования
    CMOS (КМОП) логика. Инвертор. Передаточная характеристика. CMOS (КМОП) NAND (И-НЕ). Построение логических схем в КМОП схемотехнике. Вентильное и транзисторное проектирование. Транзисторное проектирование в CMOS (КМОП) схемотехнике: разработка регистров, счетчиков, генераторов чисел, разработка шифраторов, дешифраторов, компараторов; разработка АЛУ
  • Основные схемно-технологические платформы разработки в САПР.
    Основные схемно-технологические платформы разработки в САПР.Размещение и трассировка. Критерии и ограничения. Пример 3D структур схем ВС и их разработка. Применение SentaurusDevice для моделирования схем.
  • Физический дизайн в САПР. MIPS планировка
    Правила проектирования топологии схем, основанные на параметре проектной нормы, который характеризует разрешение техпроцесса. Варианты топологий КМОП инвертора. Топология КМОП ячейки И-НЕ на 3 входа. Расстояние между транзисторами nMOS и pMOS. Оценка размера КМОП ячейки И-НЕ с 3 входами. Этапы транзисторного КМОП проектирования топологии устройств на кристалле. Принципы синтеза схем любой сложности. Пример: алгоритм проектирования КМОП логической схемы.
  • Описание на языке Verilog
    Разработка полного сумматора. Описание на языке Verilog Разработка схемы переноса сумматора. Описание на языке на уровне вентилей Разработка схемы переноса сумматора. Описание на языке на уровне транзисторов Топологическое описание на языке Verilog
  • Разработка ПЛИС в САПР
    Программируемые логические матрицы (ПЛМ). Программируемые пользователем вентильные матрицы. Схемотехника матриц.
  • Разработка матриц памяти в САПР
    Разработка ПЗУ. Разработка программируемого ПЗУ. Разработка стираемого программируемого ПЗУ (СППЗУ). Разработка ОЗУ. Разработка flash-памяти.
  • Физическое проектирование ВС. Примеры проектирования в САПР.
    Проблемы разработки топологии устройств вычислительных систем (ВС) и их решение. Нагрев. Проблемы разработки топологии устройств вычислительных систем (ВС) и их решение. Эффект защелки. Рабочие и паразитные компоненты КМОП инвертора. Транзисторное масштабирование. Решение проблем. Масштабирование напряжения питания в зависимости от размера элемента.
  • Основные аспекты надежного проектирования ВС
    Международная технологическая дорожная карта для полупроводников. Прогнозирование в области разработки чипов ВС. Повышение производительности чипов ВС. Проблемы межсоединений в чипах ВС и их решение. Основные аспекты надежного проектирования ВС. Примеры компоновки чипов ВС. Сеточные модели представления 3D структуры в САПРSynopsys. Сложные сетки для ускорения вычислений при сохранении точности в TCAD Synopsys. Перспективы развития вычислительных систем и обновление блоков САПР.
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий Самостоятельная работа 1
  • неблокирующий Самостоятельная работа 2
  • блокирует часть оценки/расчета Экзамен 1
  • блокирует часть оценки/расчета Экзамен 2
    Экзамен проводится в устной форме (опрос по материалам курса) на платформе meet.miem.hse.ru. К экзамену необходимо подключиться за 5 минут до его начала по расписанию. Компьютер студента должен удовлетворять требованиям: наличие рабочей камеры и микрофона, поддержка meet.miem.hse.ru. Во время экзамена студентам запрещено нарушать правила академической этики. Кратковременным нарушением связи во время экзамена считается наличие проблем связи в пределах не более 10 минут. Долговременным нарушением связи во время экзамена считается наличие проблем с качеством связи и стабильностью соединения в пределах свыше 10 минут. При долговременном нарушении связи студент не может продолжить участие в экзамене. Процедура пересдачи аналогична процедуре сдачи.
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • Промежуточная аттестация (3 модуль)
    0.3 * Самостоятельная работа 1 + 0.7 * Экзамен 1
  • Промежуточная аттестация (4 модуль)
    0.3 * Самостоятельная работа 2 + 0.7 * Экзамен 2
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Цифровая схемотехника и архитектура компьютера : пер. с англ., Харрис, Д. М., 2018

Рекомендуемая дополнительная литература

  • Введение в математические основы САПР : курс лекций, Ушаков, Д. М., 2011