Pokročilé techniky návrhu číslicových systémů

• 39 hod. přednášky

• 100 bodů závěrečná zkouška

Studenti budou schopni použít moderní techniky, nástroje a technologie pro návrh hardwarových zařízení.
Použití moderních technik návrhu hardwarových zařízení.

Porozumět pokročilým technikám návrhu komplexních číslicových systémů. Získat schopnosti nutné k využití moderních technologií a návrhových systémů pro konstrukci hardwarových zařízení. Pochopit moderní principy syntézy obvodů, získat pokročilé znalosti z oblasti hardware/software codesign a rekonfigurovatelného počítání.

• Victor Kravets, Alan Mishchenko, Smita Krishnasamy, Nilesh Modi, Robert Brayton, Ruchir Puri, Kanupriya Gulati, and Sunil Khatri. 2010. Advanced Techniques in Logic Synthesis, Optimizations and Applications. Springer Publishing Company, Incorporated.
• Micheli G., High-Level Synthesis from Algorithm to Digital Circuit, ISBN 978-1-4020-8587-1, 2008
• Joo Manuel Paiva Cardoso, Jos Gabriel de Figueiredo Coutinho, and Pedro C. Diniz. 2017. Embedded Computing for High Performance: Efficient Mapping of Computations Using Customization, Code Transformations and Compilation. Morgan Kaufmann Publishers Inc., San Francisco, CA, USA.
• Marwedel, P.: Embeded System Design: Embedded Systems Foundations of Cyber-Physical Systems and the Internet of Things, 3rd Edition. Springer, USA, 2018, ISBN 978-3-319-56043-4.
• J. M. Rabaey, Low Power Design Essentials, Series on Integrated Circuits and Systems, New York, NY: Springer New York, 2009.
• Sarkar, Angsuman, Swapnadip De, Manash Chanda, and Chandan Kumar Sarkar. 2016. Low Power VLSI Design Fundamentals.

1. Úvod: Shrnutí stávajících přístupů pro konstrukci číslicových zařízení.
2. Moderní přístupy k syntéze číslicových obvodů, optimalizace na logické úrovni a na úrovni cílové technologie. Modely a metody syntézy (AIG, BDD,ověřování funkční ekvivalence).
3. Syntézu obvodů z vysokoúrovňových programovacích jazyků (reprezentace obvodu, proces plánovaní, alokace a přiřazení zdrojů).
4. Funkční verifikace číslicových obvodů s ohledem na pokrytí zdrojového kódů, stavů, atd. Synergie logické syntézy a verifikace. Metodologie OVM.
5. Vestavěný počítačový systém, postupy návrhu vestavěných systémů s mikrokontroléry, specifikace požadavků na vestavěné systémy.
6. Metody volby nejvhodnější platformy pro realizaci vestavěného systému, postupy při výběru vhodných klíčových součástí systému. 
7. Typická architektura software vestavěného systému. Testování, ladění a diagnostika vestavěných systémů.
8. Moderní výpočetní technologie, struktury a heterogenní platformy (FPGA, 3D IC, IP-core, hard/soft CPU, DSP atd.).
9. Souběžný návrh vestavěných HW/SW systémů (modely, rozdělování, odhady, syntéza, integrace, optimalizace).
10. Rekonfigurovatelné počítání - urychlování výpočtů v hardware při flexibilitě návrhu blízké software (rekonfigurace, návrhové systémy pro popis v C/C++ a high-level syntézu atd.).
11. Návrhu vestavěných systémů s ohledem na optimalizaci spotřeby energie (minimalizace příkonu na různých úrovních, ambientní zdroje energie a jejich použití atd.).
12. Akcelerace aplikačně specifických časově kritických úloh (zpracování síťového provozu a obrazu).
13. Aktuální trendy v oblasti technologií, logické syntézy a rekonfigurovatelného počítání.

Vypracování a prezentace projektu.