ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΖΟΜΕΝΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ASIC

Πληροφορίες Μαθήματος
ΤίτλοςΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΖΟΜΕΝΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ASIC / Programmable ASIC Devices
ΚωδικόςΗΚ0705
ΣχολήΠολυτεχνική
ΤμήμαΗλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Κύκλος / Επίπεδο1ος / Προπτυχιακό
Περίοδος ΔιδασκαλίαςΧειμερινή
Υπεύθυνος/ηΆγνωστο Άγνωστο
ΚοινόΌχι
ΚατάστασηΕνεργό
Course ID20000553

Πληροφορίες Τάξης
ΤίτλοςΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΖΟΜΕΝΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ASIC
Ακαδημαϊκό Έτος2018 – 2019
Περίοδος ΤάξηςΧειμερινή
Διδάσκοντες μέλη ΔΕΠ
Ώρες Εβδομαδιαία2
Class ID
600130510

Πρόγραμμα Τάξης

ΚτίριοΠολυτεχνείο - πτέρυγα Γ (ΤΗΜΜΥ & Τοπογράφων Μηχ.)
ΌροφοςΌροφος 1
ΑίθουσαΑ2 (3)
ΗμερολόγιοThursdsay 14:00 to 16:00
Τύπος Μαθήματος 2016-2020
  • Υποβάθρου
  • Επιστημονικής Περιοχής
  • Ανάπτυξης Δεξιοτήτων
Τύπος Μαθήματος 2011-2015
Ειδικού Υποβάθρου / Κορμού
Τρόπος Παράδοσης
  • Πρόσωπο με πρόσωπο
  • Eξ απoστάσεως εκπαίδευση
Ηλεκτρονική Διάθεση Μαθήματος
Erasmus
Το μάθημα προσφέρεται και σε φοιτητές προγραμμάτων ανταλλαγής.
Γλώσσα Διδασκαλίας
  • Ελληνικά (Διδασκαλία, Εξέταση)
  • Αγγλικά (Εξέταση)
Προαπαιτήσεις
Προαπαιτούμενα Μαθήματα
  • ΗΛ0101 ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Ι
  • ΗΛ0102 ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΙΙ
  • ΗΛ0201 ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι
  • ΗΛ0202 ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΙΙ
Μαθησιακά Αποτελέσματα
1. Κατανόηση της ανάγκης ύπαρξης των προγραμματιζόμενων κυκλωμάτων ASIC στη βιομηχανία (που σχεδιάζονται με μηδενικό κόστος και ανασχεδιάζονται μέχρις ότου τελειοποιηθεί η σχεδίαση), σε αντιστάθμιση με τα VLSI-ASIC ολοκληρωμένα κυκλώματα, που έχουν τεράστιο κόστος σχεδίασης και επιφέρουν το ρίσκο της απώλειας του από το παραμικρό λάθος (3 εκατομ. δολλάρια ανά σχεδίαση).
2. Κατανόηση των αρχιτεκτονικών των προγραμματιζόμενων κυκλώμάτων και της διαχρονικής εξέλιξης τους, από το 1980 έως και σήμερα.
3. Εκμάθηση της σύνταξης και χρήσης των γλωσσών περιγραφής υλικού VHDL και VERILOG. Η κατανόηση του αδιεξόδου της σχεδίασης μεγάλων διατάξεων (των εκατοντάδων εκατομμυρίων πυλών και FF), μέσω των απαρχαιωμένων πια μεθόδων "με το χερι" ή και με τα λογισμικά τύπου SPICE.
4. Εκμάθηση της έμπρακτης χρήσης του λογισμικού XILINX-ISE και η σχεδίαση μιας παραδειγματικής ψηφιακής διάταξης. Eισαγωγή κώδικά διaμόρφωσης μέσα στο FPGA, μέσω του κυκλώματος IEEE JTAG 11.49.x.
5. Κατανόηση της μεθόδου σχεδίασης των FPGA βάσει μοντέλου, με τη χρήση του λογισμικού MATLAB-SIMULINK.
Γενικές Ικανότητες
  • Εφαρμογή της γνώσης στην πράξη
  • Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
  • Αυτόνομη εργασία
  • Ομαδική εργασία
  • Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης
Περιεχόμενο Μαθήματος
Κλασικά κυκλώματα, Generic ASIC, PAL, GAL, PLA, EPLD, APPEX, FLEX και MAX. Παράδειγμα, σηματοδότηση διασταύρωσης με ένα κύκλωμα PAL. Κυκλωματική Μήτρα Πολλαπλών Διασυνδέσεων. To αδιέξοδο της περεταίρω μεγέθυνσης των κυκλωμάτων PAL και EPLD ● Κυκλώματα CPLD, λογισμικό για τον προγραμματισμό τους ● Κυκλώματα FPGA, κατηγορίες και αρχιτεκτονικές, οικογένειες ALTERA και XILINX, κυκλώματα LUT και CLB, προγραμματιζόμενες διασυνδέσεις. Το πρότυπο IEEE JTAG 11.49.x για τον προγραμματισμό και δοκιμές (testing). Πολυστρωματικά και 3-D κυκλώματα FPGA στα 24 nm ● Γλώσσες περιγραφής υλικού (Hardware Description Languages). Γλώσσα VHDL και Verilog. Παράδειγμα. Δημιουργία κώδικα VHDL απλού και MIPS μικροεπεξεργαστή ● Λογισμικά. XILINX-ISE και ALTERA-Quartus. Στάδια σχεδίασης, προσομοίωσης, δοκιμών (testing) και επαλήθευσης (verification). ● Σχεδίαση FPGA βάσει μοντέλου (model based design) από περιβάλλον Matlab-Simulink. ● Παραδείγματα.
Λέξεις Κλειδιά
Κυκλώματα Generic ASIC, PAL, GAL, PLA, EPLD, APPEX, FLEX, MAX, CPLD και FPGA, αρχιτεκτονικές ALTERA και XILINX, τεχνολογίες 2D και 3D-FPGA, το πρότυπο IEEE JTAG 11.49.x, γλώσσες περιγραφής υλικού VHDL και VERILOG, λογισμικό XILINX-ISE, σχεδίαση FPGA βάσει μοντέλου με τη χρήση των MATLAB και SIMULINK.
Τύποι Εκπαιδευτικού Υλικού
  • Σημειώσεις
  • Διαφάνειες
  • Βιντεοδιαλέξεις
  • Βιβλίο
Χρήση Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνιών
Χρήση Τ.Π.Ε.
  • Χρήση Τ.Π.Ε. στη Διδασκαλία
  • Χρήση Τ.Π.Ε. στην Εργαστηριακή Εκπαίδευση
  • Χρήση Τ.Π.Ε. στην Επικοινωνία με τους φοιτητές
Περιγραφή
1. Χρησιμοποιείται το λογισμικό e-THMMY ηλεκτρονικής υποστήριξης μαθημάτων, στο οποίο το κάθε μαθημα του τμήματος περιέχει τον δικό του, ανεξάρτητο ιστο-χώρο.
2. Αναρτούνται ανακοινώσεις προς φοιτητές, πρόσθετες σημειώσεις, διαφάνειες, ασκήσεις και βαθμολόγια εξετάσεων. Επίσης, αναρτούνται αρχεία .pdf με συνδέσμους προς βίντεο διαλέξεις σε άλλα ΑΕΙ του εξωτερικού όπως και στο YouTube.
3. Λειτουργεί επικοινωνία με τους φοιτητές μέσω e-mail, που εξυπηρετεί τους φοιτητές για θέματα σχετικά με την εκπαιδευτική διαδικασία.
Οργάνωση Μαθήματος
ΔραστηριότητεςΦόρτος ΕργασίαςECTSΑτομικάΟμαδικάErasmus
Διαλέξεις
Σεμινάρια
Μελέτη και ανάλυση βιβλίων και άρθρων50
Συγγραφή εργασίας / εργασιών20
Σύνολο70
Αξιολόγηση Φοιτητών
Περιγραφή
1. Ο φοιτητής υποχρεούται να περατώσει (εντός μικρής ομάδας των 3 ατόμων) μια εκτεταμένη εργαστηριακή άσκηση σχεδίασης, αφορούσα τη σχεδίαση μικρού ψηφιακού κυκλώματος (περίπου 500 πυλών / FF) μέσα σε ένα κύκλωμα FPGA, με τελικό αποτέλεσμα NAI / OXI.
2. Αν το αποτέλεσμα είναι ΝΑΙ, τότε επιτρέπεται στον φοιτητή να συμμετάσχει στη διαδικασία εξέτασής του στο μάθημα.
3. Είναι 2 οι μορφές του αξιολογητικού υλικού του μαθήματος για τον τελικό βαθμό :
-(α). η γραπτή εξέταση, με μέγιστο βαθμό 7.5 (επτά και 1/2).
-(β). η εργασία μαθήματος, που διεκπεραιώνεται σε όμάδα των 3 φοιτητών, με μέγιστο βαθμό 7 (επτά). Η εν λόγω εργασία είναι απαλλακτική της γραπτής εξέτασης.
4. Για τον τελικό βαθμό άριστα (10.0) του μαθήματος, ο φοιτητής πρέπει να περατώσει στο μέγιστο και τις δύο μορφές, (α) και (β).
Μέθοδοι Αξιολόγησης Φοιτητών
  • Γραπτή Εξέταση με Ερωτήσεις Πολλαπλής Επιλογής (Συμπερασματική)
  • Γραπτή Εξέταση με Ερωτήσεις Σύντομης Απάντησης (Συμπερασματική)
  • Γραπτή Εργασία (Συμπερασματική)
  • Γραπτή Εξέταση με Επίλυση Προβλημάτων (Διαμορφωτική, Συμπερασματική)
  • Εργαστηριακή Εργασία (Συμπερασματική)
Βιβλιογραφία
Βιβλιογραφία μαθήματος (Εύδοξος)
● Σ. Δοκουζγιάννη, "Προγραμματιζόμενα Κυκλώματα ASIC", πανεπιστημιακές σημειώσεις, Α.Π.Θ., 2010.
και τα βιβλία από τον Ευδοξο :
1. Σουράβλας, Ρουμελιώτης, "Ψηφιακά συστήματα Μοντελοποίηση & προσομοίωση με τη γλώσσα VHDL"'
Εκδόσεις ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε., 2008, ISBN: 978-960-418-155-1.
2. Pedroni , "Σχεδιασμός Κυκλωμάτων με τη VHDL", Εκδόσεις Κλειδάριθμος, 2008, ISBN: 978-960-461-118-8.
3. Ashenden "Ψηφιακή Σχεδίαση με VHDL – ενσωματωμένα συστήματα με VHDL", Εκδόσεις νέων τεχνολογιών,
2010, ISBN: 978-960-6759-505.
Επιπρόσθετη βιβλιογραφία για μελέτη
● Ashenden, "Digital Design: An Embedded Systems Approach Using Verilog", Morgan Kaufmann 2007, 584 pages, ISBN-10: 0123695279.
● Vahid, "Digital Design with RTL Design, VHDL, and Verilog", Wiley, 2010, 592 pages, ISBN-10: 0470531088.
Τελευταία Επικαιροποίηση
15-11-2013