227-0116-00L  VLSI I: von Architektur zu hochintegrierter Schaltung und FPGA

SemesterFrühjahrssemester 2012
DozierendeH. Kaeslin, N. Felber
Periodizitätjährlich wiederkehrende Veranstaltung
LehrspracheDeutsch



Lehrveranstaltungen

NummerTitelUmfangDozierende
227-0116-00 GVLSI I: von Architektur zu hochintegrierter Schaltung und FPGA
Vorlesung beginnt am Mittwoch der 1. Semesterwoche
Danach Vorlesung am Freitag, Übungen am Mittwoch
5 Std.
Mi09:15-12:00ETZ G 91 »
09:15-12:00ETZ K 91 »
Fr10:15-12:00ETZ E 6 »
22.02.10:15-12:00ETZ E 9 »
11.05.09:15-10:00ETZ E 6 »
25.05.09:15-10:00ETZ E 6 »
H. Kaeslin, N. Felber

Katalogdaten

KurzbeschreibungHochintegrierte Schaltungen, Anwendungsspezifische Integrierte Schaltungen sowie Field-Programmable Gate-Arrays verstehen. Beherrschen ihres Front-End Designs vom Architekturentwurf bis hinunter zu Netzlisten auf Gatterniveau. Modellierung und Simulation von Digitalschaltungen mit VHDL. Einsatz automatischer Synthesewerkzeuge zur Erzeugung funktionssicherer Schaltungen.
LernzielHochintegrierte Schaltungen (VLSI chips), Anwendungsspezifische Integrierte Schaltungen (ASIC) sowie Field-Programmable Gate-Arrays (FPGA) verstehen. Ihren inneren Aufbau kennen und passende Einsatzgebiete identifizieren können. Beherrschen des Front-End Designs vom Architekturentwurf bis zu Netzlisten auf Gatterniveau. Modellierung und Simulation von Digitalschaltungen mit VHDL. Gewährleisten des korrekten Verhaltens mithilfe von Simulation, Testbenches, und Assertions. Einsatz automatischer Synthesewerkzeuge zur Erzeugung funktionssicherer VLSI und FPGA Schaltungen. Sammeln von praktischen Erfahrungen mit der Hardwarebeschreibungssprache VHDL sowie mit industriellen Werzeugen zur Entwurfsautomatisierung (EDA).
InhaltDie Lehrveranstaltung befasst sich mit Systemaspekten beim Entwurf von hochintegrierten Schaltungen (VLSI) und mit komplexen programmierbaren Bausteinen (FPGA). Behandelt werden:
- Übersicht über Entwurfsmethoden und Fabrikationstiefen.
- Abstraktionsniveaus der Schaltungsmodellierung.
- Design Flows für VLSI und FPGA.
- Spezialisierte und general purpose Architekturen im Vergleich.
- Erarbeiten von Architekturen zu gegebenen Algorithmen.
- Optimierung von Durchsatz, Schaltungsgrösse und Energieeffizienz mithilfe von Architekturumformungen.
- Hardware-Beschreibungssprachen und zugrundeliegende Konzepte.
- VHDL (IEEE Norm 1076) zur Schaltungssimulation und -synthese.
- Das dazu passende neunwertige Logik-System (IEEE Norm 1164).
- Register-Transfer-Level (RTL) Synthese und ihre Grenzen.
- Evaluation synchroner und asynchroner Schaltungstechniken.
- Ein Plädoyer für synchrone Schaltungstechnik.
- Periodische Ereignisse und das Anceau Diagramm.
- Funktionale Verifikation integrierter Digitalschaltungen.
- Modulare, weitgehend wiederverwendbare Testbenches.
- Assertion-basierte Tests.
- Baublöcke digitaler VLSI Schaltungen.
- Fallstudien und Beispiele, Vergleich von ASICs mit Mikroprozessoren, DSPs und FPGAs.

In den Übungen wird eine digitale Schaltung in VHDL modelliert und eine Testbench für Simulationszwecke geschrieben. Anschliessend werden Netzlisten für VLSI-Schaltungen und FPGAs synthetisiert. Es gelangt ausschliesslich kommerzielle Software führender Anbieter zur Anwendung.
Literatur"Digital Integrated Circuit Design, from VLSI Architectures to CMOS Fabrication" Cambridge University Press, 2008, ISBN 9780521882675.
Voraussetzungen / BesonderesVoraussetzungen:
Grundkenntnisse in Digitaltechnik.

Prüfungen:
Schriftlich im Anschluss an das Vorlesungssemester (FS). Prüfungsaufgaben sind in Englisch vorgegeben, Antworten werden auf Deutsch oder Englisch akzeptiert.

Weiterführende Informationen:
Link

Leistungskontrolle

Information zur Leistungskontrolle (gültig bis die Lerneinheit neu gelesen wird)
Leistungskontrolle als Semesterkurs
ECTS Kreditpunkte7 KP
PrüfendeH. Kaeslin, N. Felber
FormSessionsprüfung
PrüfungsspracheEnglisch
RepetitionDie Leistungskontrolle wird nur in der Session nach der Lerneinheit angeboten. Die Repetition ist nur nach erneuter Belegung möglich.
Prüfungsmodusschriftlich 180 Minuten
Zusatzinformation zum PrüfungsmodusPruefungsaufgaben werden in Englisch vorgegeben, Antworten auf Deutsch oder Englisch akzeptiert.
Hilfsmittel schriftlich6 Seiten A4 von Hand beschriftet (6 Blaetter einseitig oder 3 Blaetter beidseitig), keine Vervielfältigungen.
Diese Angaben können noch zu Semesterbeginn aktualisiert werden; verbindlich sind die Angaben auf dem Prüfungsplan.

Lernmaterialien

Keine öffentlichen Lernmaterialien verfügbar.
Es werden nur die öffentlichen Lernmaterialien aufgeführt.

Gruppen

Keine Informationen zu Gruppen vorhanden.

Einschränkungen

Keine zusätzlichen Belegungseinschränkungen vorhanden.

Angeboten in

StudiengangBereichTyp
Elektrotechnik und Informationstechnologie BachelorObligatorische FächerWInformation
Elektrotechnik und Informationstechnologie BachelorWahlfächerWInformation
Elektrotechnik und Informationstechnologie BachelorWahlfächerWInformation
Elektrotechnik und Informationstechnologie MasterEmpfohlene FächerWInformation
Elektrotechnik und Informationstechnologie MasterEmpfohlene FächerWInformation
Physik MasterAllgemeine WahlfächerWInformation
Rechnergestützte Wissenschaften BachelorWahlfächerWInformation
Rechnergestützte Wissenschaften MasterWahlfächerWInformation