Fakultät für Informatik Informatik 12 technische universität dortmund Rechnergestützter Entwurf...
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Fakultät für InformatikInformatik 12
technische universität dortmund
Rechnergestützter Entwurfvon Mikroelektronik
Peter MarwedelTU Dortmund, Informatik 12
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- 2 -technische universitätdortmund
fakultät für informatik
P.Marwedel, Informatik 12, 2008
Zukunft der Informationstechnologie?
Gemäß Vorhersagen charakterisiert durch Begriffe wie
verschwindender Rechner,
Ubiquitous computing,
Pervasive computing,
Ambient intelligence,
Post-PC era.
Basistechnologien:
Eingebettete Systeme
Kommunikationstechnik
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- 3 -technische universitätdortmund
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P.Marwedel, Informatik 12, 2008
Beispiel: Entwicklung von Smart Phones
Integration umfassender Funktionalität:
[© Jeong-Taek Kong (Samsung), DATE 2005, http://www.date-conference.com]
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- 4 -technische universitätdortmund
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P.Marwedel, Informatik 12, 2008
Fülle von Technologien
[© Jeong-Taek Kong (Samsung), DATE 2005, http://www.date-conference.com]
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- 5 -technische universitätdortmund
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Basistechnologien werden immer komplexer
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Resultierende Entwurfsprobleme
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- 7 -technische universitätdortmund
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Führt zur Entwurfslücke (Design gap)
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Typische Abhängigkeit des Gewinns von Störungen
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Motivation für diesen Kurs
Wie werden moderne IT Produkte entworfen? Millionen bis Milliarden von Bauteilen Starke Verbreitung Schneller Fortschritt der Technologie Immer mehr Effekte zu berücksichtigen
Möglichkeit, den Herausforderungen zu begegnen: Menschen spezifizieren, Maschinen ergänzen die Details Erhöhung der Abstraktionsebene, auf der spezifiziert wird Insgesamt muss aber Effizienz erreicht werden
electronic design automation (EDA)
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Motivation
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Möglicher Entwurfsfluss
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Umfang des Markts für EDA Software
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Film der edac
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Erwartetes Wachstum(weitere Sparten einbezogen)
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Themenkreis für diesen Kurs
Methoden des rechnergestützten Entwurfs von IT(engl. EDA: electronic design automation)
• Systembeschreibungssprache SystemC• Nutzung von FPGAs
• Xilinx ISE• Synthese mit VHDL,• Synthese mit SystemC• evtl. Nutzung der PowerPCs und Agility-Synthese
• Mikroarchitektur-Synthese• Automatensynthese• Logiksynthese• Layoutsynthese
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Mögliche Entwurfsebenen
Ebene Verhalten Struktur Geometrie
VollständigeSysteme
Verhalten des Gesamtsystems
Komponenten des Gesamtsystems
Geometrie des Gesamtsystems
…..
Algorithmische Ebene
Entsprechend Berechnungsmodell
z.B. Knoten eines Taskgraphen
Abb. von Berechungen auf geometr. Inform.
PMS-EbeneGesamtverhalten eines Multiprozessormodells
Processor, Memory, Switch
Geometrische Inform. zu PMS-Komponenten
Instruction-Set Architecture Befehlssemantik
Arithmetische & Transport-Operationen
Zuordnung zur Fest-/Fließkommaeinheit
Register-Transfer-Ebene Register-Transfers Register, RAMs, ALUs
Layout von RT-Bausteinen
Logik-EbeneBoolesche Gleichungen Gatter, Flip-Flops
Geometrieinformation zu Gattern & Flip-Flops
Schaltkreisebene Netzwerkgleichungen Transistoren Schaltkreis-Layout
Bauelementebene Gleichungen f. Gatter Gates, Kanäle Bauelemetlayout
Prozessebene Diffusions-Verhalten Kristallgitter Masken
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Ausbildungsziel
Studierende sollen nach dem Kurs in der Lage sein bei der Entwicklung gemischter Hardware/Software-
Systeme bzw. Eingebetteter Systeme solche Systeme in einer Systembeschreibungssprache zu modellieren,
in der Lage sein, mit Hardware-Entwicklern zu kommunizieren,
Modelle in SystemC erstellen können, Spezifikationen auf FPGAs abbilden können Basisalgorithmen zum rechnergestützten Entwurf von IT
kennen und dabei exemplarisch die Anwendung von Informatik-Verfahren auf ein Anwendungsgebiet erfahren haben.
Keine Beschränkung auf den Chip-Entwurf
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Zusammenhang mit Kurs "Eingebettete Systeme"
In diesem Kurs behandelt
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Gliederung
EinführungSystemC
Vorlesungen und ProgrammierungFPGAs
- Vorlesungen- VHDL-basierte Konfiguration von FPGAs
mit dem XUP VII Pro Entwicklungssystem Algorithmen
- Mikroarchitektur-Synthese- Automatensynthese- Logiksynthese- Layoutsynthese
Zeitplan
3 Wochen
3,5 Wochen
6,5 Wochen
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Lehrmethode
Vorlesung
Praktische ÜbungenNutzung kommerzieller Software1. Semesterhälfte
"Theoretische" ÜbungenVertiefung im Bereich der Algorithmen2. Semesterhälfte
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Inhalte
Kurs ist Weiterentwicklung des Kurses „Rechnergestützter Entwurf (Mikroelektronik)„.
Im Sommersemester 2005 neu konzipiert.
Jetziger Kurs ist 4. Iteration.
Neu:
Kombination mit Fachprojekt „Entwurf Eingebetteter Systeme“ (v.a. für Bachelorstudiengänge)
Kombination mit Kurs „Synthese Eingebetteter Systeme“ (v.a. für Masterstudiengänge)
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Kombination der Kurse
REM
Fachprojekt
SystemC
FPGAs EDA-Algorithmen
April Mai Juni Juli
FPGA-VertiefungSynthese Eingebetteter Systeme
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Literatur (1)
SystemCSystemC Language Reference Manual, //www.SystemC.org
David C. Black, Jack Donovan: SystemC: From the ground up, Springer, 2004 (Präsenzbestand BI, Internet)
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Literatur (2)
FPGAshttp://www.xilinx.com/univ/index.htm
AlgorithmenP. Marwedel: Synthese und Simulation von VLSI-Systemen, Hanser, 1993
P. Marwedel: Skript, im SS 07 aktualisiert
J. Reichart, B. Schwarz: VHDL-Synthese, Hanser, 2003
P. Eles, K. Kuchcinski, und Z. Peng: System Synthesis with VHDL, Springer, 1997
Sunggu Lee: Advanced Digital Logic Design. Using VHDL, State Machines, and Synthesis for FPGAs: State Machine Design Using VHDL, Verilog, and Synthesis for FPGAS, Itps Thomson Learning, 2005
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- 25 -technische universitätdortmund
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Folien
Einführung SystemC
- Vorlesungen und Programmierung FPGAs
- Vorlesungen- VHDL-basierte Konfiguration von
FPGAs mit dem XUP VII Pro Entwicklungssystem
Algorithmen- Mikroarchitektur-Synthese- Automatensynthese- Logiksynthese- Layoutsynthese
Werden parallel aktualisiert. Mail bei erfolgter Aktualisierung.http://ls12-www.cs.tu-dortmund.de/~marwedel/eda/08-eda-index.html
englisch(sonst schreckliche Mischungdeutsch/englisch)
deutsch
Deutsch/englisch
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- 26 -technische universitätdortmund
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Anrechenbarkeit
DPO 2001:Anrechenbar als Spezialvorlesung im Schwerpunktgebiet "Eingebettete Systeme"
DPO 97 (Angewandte Informatik)Als Wahlplichtveranstaltung"Rechnergestützter Entwurf und Fertigung"
DPO 96Als Spezialvorlesung
Andere Studiengänge:Bitte im Einzelfall nachfragen
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- 27 -technische universitätdortmund
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Prüfungen
Mündliche Prüfungen für alle
Leistungspunkte: 9 ECTS-Punkte bei bestandener Prüf.
• Anmeldung im Sekretariat(mit ausgefülltem Prüfungsbogen)
• Kein echter Terminengpass
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- 28 -technische universitätdortmund
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Plan für künftige Semester
Plan WS 08/09 SS 09 WS 09/10 SS10 WS 10/11
Marwedel RS Forschungssemester
RS Introduction to ES
RS
Marwedel ES ES REM/Synth. Eing. Syst.
ES
Informatik 12
FachprojektSystemC
FachprojektFPGA
Fachprojekt SystemC
FachprojektFPGA
Fachprojekt SystemC
Spinczyk Veranstaltungen mit Bezug zu Betriebssystemen für Eingebettete Systeme
Fink ReSys(ex-RA)
ReSys(ex-RA)
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fakultät für informatik
P.Marwedel, Informatik 12, 2008
Kontaktmöglichkeiten
P. Marwedel• E-mail:• Tel.: (0231) 755 6111• Fax: (0231) 755 6116• Sprechstunde: Montags, 13:00-14:00, Otto-Hahn-Str. 16, E21
Übungen: Mi 10-12 Übungsleitung
• SystemC: Jürgen Mäter• FPGAs: Sascha Plazar• EDA-Algorithmen: Daniel Cordese-mail: <vorname>.<nachname> <at> tu-dortmund.de
Elektronisch• Inpud-Forum• Mailing-Liste (s. Link von Webpage
ls12-www.cs.uni-dortmund.de/~marwedel/eda/08-eda-index.html)
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Infos zum Übungsbetrieb
Softwareempfehlung für SystemC Aufgaben:VisualStudio 6.0 (z.B. über MSDN-AA)SystemC 2.1.v1 Library + Manual (www.systemc.org)
IRB Accounts für Pools können bereitgestellt werden.
Softwareempfehlung für SystemC Aufgaben:VisualStudio 6.0 (z.B. über MSDN-AA)SystemC 2.1.v1 Library + Manual (www.systemc.org)
IRB Accounts für Pools können bereitgestellt werden.
Viel Erfolg beim Kurs!