Παρουσίαση/Προβολή

(M806) -  Αντώνης Πασχάλης, Νεκτάριος Κρανίτης (Θεωρία), Βασιλόπουλος Διονύσης (Εργαστήριο)

Περιγραφή Μαθήματος

(Μελετήστε προσεκτικά την περιγραφή του μαθήματος.)

 

Το παρόν μάθημα προσφέρεται στα ακόλουθα προγράμματα μεταπτυχιακών σπουδών:

ΔΠΜΣ Space Technologies, Applications and seRvices (STAR)/M806 Space Data Systems

ΠΜΣ στην Πληροφορική (ΥΣ: Λογισμικό και Υλικό)/Μ137 Προηγμένη Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων

ΠΜΣ στη Μηχανική Υπολογιστών, Τηλεπικ. και Δικτύων/Μ137 Προηγμένη Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων

ΜΔΕ στον Ηλεκτρονικό Αυτοματισμό/18207 Προηγμένη Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων

 

Το μάθημα αυτό είναι απόλυτα συνδεδεμένο με την αγορά εργασίας στο γνωστικό αντικείμενο της σχεδίασης ψηφιακών συστημάτων (digital design) σε τεχνολογία FPGA και στοχεύει στην πρακτική εκμάθηση όλων των φάσεων της υλοποίησης ενός σύνθετου ψηφιακού συστήματος. Στόχος του μαθήματος είναι η διδασκαλία της σύγχρονης σχεδίασης αεροδιαστημικών ψηφιακών συστημάτων με τη γλώσσα περιγραφής υλικού VHDL και την υλοποίησή τους σε τεχνολογία Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) System-On-Chip (SoC).

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής θα είναι σε θέση να:
α) κατανοεί, σχεδιάζει και υλοποιεί όλες τις βασικές μικροαρχιτεκτονικές (ενός κύκλου, πολλών κύκλων, με διοχέτευση) μίας αρχιτεκτονικής RISC-V (ΝΕΟ)
β) σχεδιάζει και υλοποιεί ψηφιακά συστήματα με χρήση γλώσσας περιγραφής υλικού VHDL
γ) κατανοεί τις διαδικασίες: synthesis, verification, implementation σε τεχνολογία FPGA
δ) βελτιστοποιεί τη σχεδίαση και να αναλύει τους περιορισμούς χρονισμού (timing constraints)
ε) κατανοεί τα βασικά πρωτόκολλα διαύλων για διαστημικές εφαρμογές
στ) κατανοεί τα βασικά πρωτόκολλα σειριακής μετάδοσης για διαστημικές εφαρμογές (UART, SPI, I2C, CAN, SpaceWire, SpaceFibre)
ζ) γνωρίζει τις βασικές τεχνολογίες FPGA κατάλληλες για διαστημικές εφαρμογές
η) σχεδιάζει και υλοποιεί ψηφιακά συστήματα σε FPGAs με σύγχρονα εργαλεία λογισμικού CAD
θ) κατανοεί τα πρότυπα σχεδίασης ψηφιακών συστημάτων με ASICs/FPGAs για διαστημικές εφαρμογές
ι) κατανοεί τις βασικές τεχνικές για τo μετριασμό των επιπτώσεων ακτινοβολίας σε τεχνολογίες ASICs και FPGAs για διαστημικές εφαρμογές

 

Στο εργαστήριο του μαθήματος οι φοιτητές χρησιμοποιούν τα εργαλεία λογισμικού της XILINX (WebPACK edition του Vivado Design Suite) για να σχεδιάσουν, να επαληθεύσουν την ορθή σχεδίαση με προσομοίωση  (γράφοντας τα απαραίτητα testbenches), να συνθέσουν και να υλοποιήσουν, αρχικά, αθροιστές και μηχανές πεπερασμένων καταστάσεων, ακολουθώντας τον οδηγό χρήσης των βασικών λειτουργιών του Vivado IDE της XILINX, και στη συνέχεια, ως απαλλακτική εργασία, έναν πυρήνα επεξεργαστή αρχιτεκτονικής RISC-V σε όλες τις μικροαρχιτεκτονικές (απλού κύκλου, πολλών κύκλων και με διοχέτευση). Η υλοποίηση γίνεται σην αναπτυξιακή κάρτα Zedboard της Xilinx, που φιλοξενεί ένα FPGA της σειράς Zynq 7000 της Xilinx, και η επικοινωνία με το περιβάλλον γίνεται μέσω του διαθέσμου LCD.

Οι προχωρημένοι σε γνώσεις της γλώσσας VHDL μεταπτυχιακοί φοιτητές μπορούν εναλλακτικά να ασχοληθούν με την ψηφιακή σχεδίαση και υλοποίηση στην αναπτυξιακή κάρτα Zedboard της Xilinx ενός επεξεργαστή υλικού που υλοποιεί σε τεχνολογία FPGA έναν αλγόριθμο επεξεργασίας εικόνας, ως IP core σε περιβάλλον System-on-Chip. Το IP core επικοινωνεί με το host-PC μέσω της UART και με οθόνη VGA μέσω του ελεγκτή VGA.

Ημερομηνία δημιουργίας

Σάββατο 14 Μαρτίου 2020