Digitālā projektēšana [M]

LU Maģistrantūras kurss.

SVARĪGI

Ar šo semestri LU DF nebūs iespējams izlikt kursā atzīmi, ja nebūs aizpildīta kursa vērtējuma aptauja kas pieejama LUIS sistēmā. Tāpēc visiem studentiem lūdzu to savlaicīgi izdarīt.

Mērķi

Iepazīties ar digitālās projektēšanas plūsmu un procesiem
Praktizēties digitālu ciparu iekārtu izstrādē uz FPGA, sākot ar vienkāršām loģiskām iekārtām līdz pat sarežģītām, piemeram konvejiera procesoram vai grafiskam kontrolierim.

Komunikācija

Diskusijām un projekta realizācijai izveidota DIP-m11 Google grupa

Mājas un citi iesniedzamie darbi

Darbi iesniedzami elektroniski, pa epastu pasniedzējam.
E-pasta Subj. ir sekojošs: "DIP MD1 Vards Uzvards" - piemērs pirmajam mājasdarbam. Vārds uzvārds rakstāmi latīņu burtiem - bez garumzīmēm un tml. (failu sistēmu saderībai).
Teksts noformējams PDF faila formātā. Piemēram MD2 fails būtu sekojošs: DIP_MD2_Vards_Uzvards.pdf
Iesniedzamie projektu faili arhivējami tgz formātā, sekojoši: DIP_MD2_Vards_Uzvards.tgz Atspiežot šo failu tam jārada direktorija ar tādu pašu nosaukumu, kur atrodas visi faili. Ņemiet vērā ka izpildāmos failus sūtīt nevar - gmail neņem tos pretī, un vērtēšanai parasti pietiek ar dizaina failiem, piem. programmu tekstiem un Makefile ja tāds ir.

Vērtējums kursā

Saskaņā ar kursa aprakstu, kursa galējais vērtējums sastāv no sekojošām komponentēm:

10% - dalība lekcijās un diskusijās
20% - mājas darbi
40% - praktiskie darbi
30% - eksāmens: kursa projekts

Kalendārs

Datums, nedēļa	Kursa saturs / prezentācijas	Praktiskie darbi un uzdevumi
10.02.2011.	Ievads digitālajā projektēšanā. izstrādes soļi. Dažādi testēšanas un simulēšanas līmeņi. Salīdzinājums ar programmatūras izstrādi.	Praktiskais darbs PD1.
17.02.2011.	Loģiskie elementi un shēmas. Loģikas izteiksmes un patiesību tabulas. Karno kartes. Loģiskās shēmas ģenerēšana no izteiksmes vai tabulas. Triggeri.
24.02.2011.	Citi loģiskie elementi. Multipleksori, dešifratori u.c. Hierarhiska loģisko elementu projektēšana. Reģistra faila piemērs. Loģisko primitīvu uzbūve. lauka tranzistors un CMOS tehnoloģija. NOT, NOR un NAND elementi ar tranzistoriem.	Uzdots MD1: uzzīmēt divu ieeju XOR implementāciju ar: 1. loģiskiem elementiem; 2. ar loģiskiem elementiem bet nekrustojot vadus; 3. ar lauka tranzistoriem.
03.03.2011.	Elektronisko čipu izstrāde un izmaksas. Tīrās istabas, derīgo čipu proporcija "yield" un faktori kas to ietekmē. Čipu maskas un to izmaksas. Čipu attēli, "Digital zoo". HDL - aparatūras apraksta valodas. Ievads Verilog.	Uzdots MD2: Projektēt summatoru diviem 4-bitu skaitļiem. Iesniegt risinājumu un novērtējumu ātrdarbībai, kas mērīts aizturēs. Noformēt risinājumu kā pdf failu. Termiņš MD1.
10.03.2011.	Atskats MD risinājumos. Bitu saskaitīšana. pus-saskaitītājs un pilnais saskaitītājs (half-adder, full-adder). Saskaitīšanas arhitektūras un paātrināšana. Ripple carry, carry-lookahead, carry-select un tabulas metodes.	Termiņš MD2, iesniegt elektroniski līdz 10:00.
17.03.2011.	Digitāla signāla aizture. Pulkstenis, takts frekvences ģenerators. Digitāli kontrolējami oscilatori (DCO), to kalibrācija un pielietojums mikrokontrolieros. Takts nobīde (clock skew). Pulksteņa sadalījums digitālās ierīcēs, H-koki.	Termiņš PD1-1b, līdz 14:00.
24.03.2011.	Praktiskie darbi	Termiņš MD3. Kursa projekta pieteikums, uz vienas lapas PDF formātā. Ko projektēt, un kāpēc. Termiņš PD2, līdz 14:00.
31.03.2011.	Praktiskie darbi	Termiņš PD3, līdz 14:00.
07.04.2011.	Procesora arhitektūra. Reģistru fails, ALU. Instrukciju reģistrs un dekodētājs. IP reģistrs. Nulles reģistrs. Datu plūsma un tās kontrole. Zīmes paplašinātājs. Konveijera izpilde un tās tipiskās fāzes.
14.04.2011.	CPU veiktspējas uzlabošana. Superskalāras arhitektūras. Vairāki paralēli izpildāmi ALU un citi moduļi. Mūra likums. Ievads kešatmiņās un lokalitātes princips. Datu un instrukciju kešatmiņas. Spekulatīva izpilde. "Branch prediction". "Value prediction". Trace caches, un value caches.
18.04.2011. - 25.04.2011.	Lieldienu brīvdienas
28.04.2011.	Darbs pie projekta.
05.05.2011.	Stāvokļu diagrammas, galīgie automāti un to realizācija HDL valodās.
12.05.2011.	Praktiskā projekta izstrāde.
19.05.2011.	Praktiskā projekta izstrāde.
26.05.2011.	Projekts: risku vadība, minimālā funkcionalitāte, moduļu saskarnes, moduļu sadarbība.
xx.06.2011.	Projekta pabeigšana un gatavošanās eksāmenam.
20.06.2011.	Eksāmens - projekta demonstrācija 10:30 R19-312.telpā.