اولین موتور جستجوی آموزشی در ایران
هدف از این درس، آشنایی با روشهای خودکار طراحی و اشکال‌زدایی مدارها و
سیستمهای دیجیتال با رویکرد استفاده از ابزارهای طراحی خودکار مدارهای
مجتمع است. دانشجویانی که این درس را با موفقیت پشت سر بگذارند بینش مناسبی
در موارد زیر خواهند داشت:
1- مهارت توصیف و طراحی مدارها و سیستمهای بزرگ سخت‌افزاری با زبان های توصیف سخت‌افزار با تأکید بر مهارت کنترل پیچیدگی.
2- آشنایی با ابزارهای طراحی خودکار مدارهای دیجیتال.
3- آشنایی با تراشه های برنامه‌پذیر ( FPGAو CPLD)، معماری داخلی و امکانات مفید آنها برای طراحی حرفه‌ای.
درس طراحی کامپیوتری سیستمهای دیجیتال یکی از دروس اصلی رشته مهندسی کامپیوتر در مقطع کارشناسی است که به علاقه‌مندان طراحی سخت‌افزار این قابلیت را می‌دهد تا بتوانند مدارهای پیچیده را به کمک یک زبان توصیف سخت‌افزار ایجاد و شبیه‌سازی کنند. سپس آنها را به کمک ابزارهای سنتز تبدیل به مدارهای قابل پیاده‌سازی روی بسترهای سخت‌افزاری همچون FPGA (Field Programmable Gate Array) و یا ASIC (Application Specific Integrated Circuits) کنند.
امروزه FPGA (آرایه منطقی برنامه‌پذیر) به‌عنوان سخت‌افزارهای قابل برنامه‌ریزی به‌سرعت در‌حال رشد هست و حتی امکان ایجاد یک سیستم کامل کامپیوتری روی یک تراشه (SoC – System on a Chip) را فراهم می‌کنند، که شامل پردازنده‌ها، حافظه‌ها، ماژول‌های ورودی/خروجی، عناصر محاسباتی، و از همه مهم‌تر عناصر سخت‌افزاری قابل برنامه‌ریزی هستند. از این رو تمرکز این درس نیز روی آشنایی با این تراشه‌ها و نحوه توصیف سخت‌افزارها برای پیاده‌سازی روی آن است.
از پیش‌نیازهای مهم این درس آشنایی کامل با مدار منطقی و همچنین معماری کامپیوتر است. برای همین پیشنهاد می‌شود. حتما مباحث درس مدارهای منطقی مرور شود تا درک مفاهیم پایه این درس ساده‌تر شود.
آموزش کامل
فهرست مطالب درسی
موارد ستاره‌دار به صورت اختیاری هستند.
1- مقدمات و مفاهیم اولیه
- تاریخچه سیستمهای دیجیتال.
- بررسی روند رشد صنعت طراحی سیستم های دیجیتال.
- ابزارها و زبان های طراحی خودکار سخت افزار.
- چرخه های طراحی ASIC و FPGA و مقایسه آنها.
- سبک‌های طراحی سخت افزار.
- سطوح انتزاعی طراحی سخت افزار.
2- زبان‌های توصیف سخت‌افزار
- دلایل نیاز به زبان‌های توصیف سخت‌افزار در مقابل روشهای شماتیکی.
- ویژگیهای کلیدی یک زبان توصیف سخت‌افزار.
- همرندی به‌عنوان یک مشخصه بارز زبان‌های توصیف سخت افزار.
- زبان‌های توصیف سخت افزار مرسوم و مقایسه آنها ویژگیهای زبان Verilog/VHDL.
- مقایسه زبان VHDL/ Verilog با سایر زبان‌های توصیف سخت افزار.
- روشهای شبیه‌سازی سخت‌افزار.
3- آموزش زبان توصیف VHDL/ Verilog
در این بخش، زبان مورد نظر تدریس می‌شود. مدت زمان در نظر گرفته شده برای این بخش حدود ۴-۶ هفته می باشد. پیشنهاد می‌شود که آموزش زبان توصیف همراه با مثال های روشنگر و کاربردی انجام شود. این بخش شامل موارد زیر است:
- مدل تأخیر در زبان مورد نظر .
- انواع داده ای زبان.
- روش توصیف سخت افزار در سطوح مختلف (رفتاری، جریان داده و ساختاری).
- ویژگیهای خاص زبان توصیف مورد نظر.
- روش طراحی Testbench.
- طراحی بلوک‌های ترتیبی و ترکیبی کاربردی با زبان مورد نظر.
- طراحی بصورت پارامتریکی یا generic.
- روشهای مدیریت پیچیدگی سخت افزارهای بزرگ.
- تکنیک‌های سازمان‌دهی توصیف.
- روش طراحی بالا به پایین و روش طراحی پایین به بالا.
- * انواع روشهای توصیف ماشین‌های حالت با زبان توصیف سخت‌افزار و روشهای کدگذاری حالت (باینری، One- Hot ، کد گری و ...).
- * طراحی خط لوله‌ای و نحوه توصیف آن در سطح انتقال ثبات.
4- سنتز سخت افزار
- مفاهیم سنتز رفتاری، منطقی و فیزیکی.
- مراحل انجام سنتز منطقی.
- مرحله غیر وابسته به فناوری.
- مرحله وابسته به فناوری (نگاشت فناوری).
- مفهوم زیرمجموعه قابل سنتر و ملاحظات لازم در توصیف سنتزپذیر.
- شبیه‌سازی و تست پس از سنتز.
- * طراحی بر اساس محدودیت.
- * روشهای تحلیل زمانی ایستا (STA) و معرفی پارامتر Slack.
- * نحوه بهینه‌سازی معیارهای طراحی (سرعت، مساحت و توان مصرفی) با استفاده از ابزارها.
- * مروری بر تکنیک های طراحی مدارهای پرسرعت و توان پایین.
- * مروری بر تکنیک‌های طراحی مدارهای آزمون‌پذیر.
5- طراحی سیستم های دیجیتال با PLD (حداقل ۶ هفته)
- مروری بر انواع PLDها، کاربردهای PLDها در تحقیقات و صنعت و ساختار داخلیPLDها (معماری بلوک های منطقی و بلوک IO، معماری اتصالات).
- منابع مفید در ساختار PLDهای موجود (DCM، Gigabit Transceiver، بلوک‌های DSP، پردازنده‌های نهفته و ...) و کاربرد آنها.
- SPLDها و CPLDها.
- FPGAها و ساختار آنها.
- روش های طراحی و سنتز سخت افزار برای نگاشت روی FPGAها.
فایل های سرفصل 1
دوره های مشابه
دیدگاه خود را از طریق فرم زیر ارسال نمایید