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HOMEPAGE DES KURSES "RECHNERGESTÜTZTER ENTWURF VON MIKROELEKTRONIK" IM SS 2008

 

Überblick

  • Veranstalter: Prof. Dr.Peter Marwedel
  • Vorlesung + Übung (4+2 SWS)

 

Termine

  Zeit Raum Dozent
Vorlesung Mo. 08:30-10:00 OH14, E21 Prof. Dr. Peter Marwedel
Do. 10:15-11:45 HG1, HS3 Prof. Dr. Peter Marwedel
Übung Mi. 10:15-12:00 OH16, E07  
Mi. 10:15-12:00 OH16, U08  

 

Lerninhalte und Ziele

Das Modul beginnt mit einer vertieften Behandlung von Modellen für gemischte Hardware/Software-Systeme. Dabei wird ein besonderes Schwergewicht auf SystemC- und VHDL-Modelle gelegt. Für beide Sprachen werden realistische Systeme modelliert.

Im ersten Viertel der Veranstaltung werden die Grundzüge von SystemC vermittelt. SystemC ist eine Erweiterung von C++ mittels einer Bibliothek, die alle die Sprachkonstrukte bereitstellt, die zur Modellierung von Hardware in C++ benötigt werden. Damit ist eine einheitliche Modellierung von Software in einer Sprache möglich und die Notwendigkeit der Kopplung unterschiedlicher Simulatoren entfällt.

Im zweiten Viertel der Veranstaltung wird die Konfiguration von field programmable gate arrays mit Hilfe von VHDL vorgestellt. In den Übungen dazu gibt es Zugang zu "echten" FPGA-Boards.

Anschließend werden Verfahren zur Synthese von gemischten Hardware/Software-Systemen vorgestellt. Die Theorie der Syntheseverfahren auf unterschiedlichen Ebenen (System-, Architektur-, Automaten- und Schaltkreissynthese) wird ausführlich vorgestellt. Dazu gehört die Synthese von Hardware aus algorithmischen Beschreibungen (High-Level synthesis einschl. Scheduling, Allokationsverfahren für Ressourcen, Ressourcenbindung). Zur praktischen Erprobung dieser Syntheseverfahren werden Systeme auf field programmable gate arrays (FPGAs) abgebildet.

Die Veranstaltung schließt mit einer Übersicht über Layoutsyntheseverfahren (Platzierung, globale Verdrahtung, lokale Verdrahtung, Nutzung von graphentheoretischen Modellen für die Layout-Optimierung). Dabei wird für dieses Anwendungsgebiet gezeigt, wie verschiedene Modellierungstechniken (z.B. der Graphentheorie) und Optimierungstechniken (wie ganzzahlige Programmierung und simulated annealing) eingesetzt werden.

Ziel der Veranstaltung ist es, Studierenden vertiefte Kenntnisse im Bereich des Entwurfs von mikroelektronischen Systemen zu vermitteln. Insbesondere sollen Stu­die­ren­de gemischte Hardware/Software-Systeme modellieren können und mögliche Wege von den Modellen zur Realisierung exemplarisch kennen lernen. Absolventen dieser Veranstaltung sollen mindestens in der Lage sein, im Team mit Entwicklern eingebetteter Hardware über Modelle zu kommunizieren und arbeiten zu können. Die Veranstaltung soll den Studierenden den Zugang zu Forschungsthemen erschließen.

Mit der Umstellung auf Bachelor-/Master­studien­gänge wird die zweite Hälfte der Veranstaltung unter dem Titel "Synthese Eingebetteter Systeme" angeboten.

 

Voraussetzungen

Ein vorheriger Besuch der Veranstaltung "Eingebettete Systeme" ist wünschenswert, aber nicht Voraussetzung.

 

Weitere Informationen

ÜBUNGEN RECHNERGESTÜTZER ENTWURF VON MIKROELEKTRONIK SS08

Allgemeine Informationen zu den Übungen

  • Ausgabe der neuen Übungszettel: Mittwochs nach der Vorlesung und auf der Downloadseite
  • Abgabe der bearbeiteten Übungszettel: Jeweils Mittwochs bis 16:00 Uhr; nach der Vorlesung oder in den Übungsgruppen oder per Email an den jeweiligen Übungsgruppenleiter
  • Einige der Aufgaben sind Präsenzaufgaben und werden in den Übungsgruppen bearbeitet
  • Gruppenabgaben mit max. 2 Teilnehmern erwünscht

 

Anforderungen für die Scheinvergabe

  • Insgesamt 13 Übungszettel
  • Min. 50% der Punkte müssen insgesamt erreicht werden
  • Anwesenheitspflicht in den Übungen (Bei Krankheit bitte Nachricht an den Übungsgruppenleiter)

 

Weitere Informationen

Für das erste Viertel des Semesters ist es empfehlenswert, möglichst über einen C++-Compiler auf einem eigenen Rechner zu verfügen. Dieser muss zusammen mit der SystemC-Bibliothek (zu laden von www.systemc.org) benutzt werden können. Teilweise gibt es Namenskonflikte zwischen Compiler und Bibliothek. Getestet wurde kürzlich die SystemC-Version 2.2.0 in Kombination mit Visual Studio 6.0 Enterprise Edition (von der IRB erhältlich). Gute Erfahrungen gibt es auch mit gcc auf linux.

Für das zweite Viertel sind FPGAs zu konfigurieren. Mit der verfügbaren Software kann man sich anhand des so genannten Webpacks (zu laden von www.xilinx.com) der Fa. Xilinx vertraut machen. Allerdings unterstützt das kostenlose webpack nicht die von uns benutzten komplexen Bausteine. Gegen Unterschrift unten den Nutzungsbedingungen kann ggf. über den Lehrstuhl das vollständige Softwarepaket bezogen werden. Die FPGAs selbst sind allerdings nur am Lehrstuhl zu nutzen. Unsere boards sind Virtex II Pro boards.

Die letzte Hälfte der Veranstaltung benutzt keine spezielle Software.

 

Texte

 

Übungsgruppenbetreuer

DOWNLOADS RECHNERGESTÜTZER ENTWURF VON MIKROELEKTRONIK SS08

Vorlesungsfolien

Folien: Die Powerpoint-Dateien sind jeweils die Originale. Formatierungen der sxi- und pdf-Versionen können geringfügig davon abweichen. Die Folien werden im Laufe des Semesters noch aktualisiert.

Vorlesung ppt/ps pdf Titel Version Sprache
1 eda-marw-01.ppt eda-marw-01.pdf Motivation for EDA 2008-04-08 German
2 eda-marw-02.ppt eda-marw-02.pdf SystemC: intro & data types, time 2008-04-08 English
3* eda-marw-03.ppt.zip eda-marw-03.pdf.zip SystemC: modules, concurrency, events 2008-04-14 English
4* eda-marw-04.ppt.zip eda-marw-04.pdf.zip SystemC: gas station, channels, delta cycles 2008-04-14 English
5* eda-marw-05.ppt.zip eda-marw-05.pdf.zip SystemC: ports, interfaces 2008-04 English
6* eda-marw-06.ppt.zip eda-marw-06.pdf.zip SystemC: clocks, CTHREAD 2008-04 English
7* eda-marw-07.ppt.zip eda-marw-07.pdf.zip SystemC: Dynamic processes, testbenches, modeling styles 2008-04 English
8 eda-marw-fpga-01.ppt eda-marw-fpga-01.pdf FPGAs: Virtex II Pro board 2008-05 English
9 eda-marw-fpga-02-counter.ppt eda-marw-fpga-02-counter.pdf Xilinx quick start tutorial 2008-05 English
10 eda-marw-fpga-03-3specs.ppt eda-marw-fpga-03-3specs.pdf Specification techniques in ISE 2008-05-14 English
11 eda-marw-vhdl-01.ppt eda-marw-vhdl-01.pdf VHDL 2008-05-15 English
12 eda-marw-fpga-04-xst.ppt eda-marw-fpga-04-xst.pdf
Tutorial PPC Tutorial
Xilinx synthesis technology XST; Using PowerPC 2007-05-12 English
13 eda-marw-fpga-05-appl.ppt eda-marw-fpga-05-appl.pdf Simulation, XPS, Applications of FPGAs 2007-05-20 German/English
14 eda-marw-fpga-synthesis-bridge.ppt eda-marw-fpga-synthesis-bridge.pdf Synthesis from SystemC 2007-05-20 German/English
15 eda-marw-synth-01.ppt eda-marw-synth-01.pdf Synthesis of systolic arrays 2007-05-20 German
16 eda-marw-synth-02.ppt eda-marw-synth-02.pdf Intro to high-level synthesis, scheduling 2007-05-26 German
17 eda-marw-synth-03.ppt eda-marw-synth-03.pdf Allocation & assignment in high-level synthesis 2007-05-26 German/English
18 eda-marw-synth-04.ppt eda-marw-synth-04.pdf OSCAR, replacement of high-level elements 2007-06-10 German
19 eda-marw-controller-01.ppt eda-marw-controller-01.pdf controller synthesis 2007-06-10 German
20 eda-marw-logic-01.ppt eda-marw-logic-02.ppt eda-marw-logic-01.pdf eda-marw-logic-02.pdf Logic synthesis, ESPRESSO, PLA-folding brief section on multilevel logic synthesis; synthesis of ALUs dropped 2006-06-20 German
21 eda-marw-placement-01.ppt eda-marw-placement-01.pdf Layout synthesis: partitioning 2006-06-25 German
22 eda-marw-placement-02.ppt eda-marw-placement-02.pdf Layout synthesis: min-cut based placement 2006-06-25 German
23 eda-marw-glob-routing.ppt eda-marw-glob-routing.pdf Global routing 2006-07-02 German
24 eda-marw-channel-routing.ppt eda-marw-channel-routing.pdf Channel routing 2006-07-10 German
25 eda-marw-maze-running.ppt eda-marw-maze-running.pdf Maze running algorithms 2006-07-10 German
26 eda-electromigration.zip   Specific problems of modern IC technology 2007-07-08 German
  • Die mit * gekennzeichneten Dateien sind aus Urheberrechtsgründen nur für die Teilnehmer der Vorlesung gedacht und daher mit einem Passwort geschützt. Eine Weitergabe der Dateien an Dritte oder eine Bereitstellung im Internet sind nicht zulässig. Mit dem Laden der Dateien erkennt der Benutzer diese Bedingungen an. Das Passwort ist gleich dem Namen des Praktikums, das im Keller jenes Gebäudes stattfindet, in dem auch die FPGA-Übungen stattfinden (vollständig in Großbuchstaben).

 

Übungsaufgaben

Nr. Übungsblatt Abgabetermin Besprechung Präsenzübung Beschreibung
1 Übungsblatt 1 16.04.2008 23.04.2008 - Folien zur Übung am 09.04.:
01_Erste-Schritte.pdf
2 Übungsblatt 2 23.04.2008 30.04.2008 - Beispiel HelloWorld mit Makefile für Linux:
helloworld.zip
3 Übungsblatt 3 30.04.2008 07.05.2008 - Quellcode zum Übungsblatt 2:
Blatt02_gas_station.zip
4 Übungsblatt 4 07.05.2008 14.05.2008 - Datensätze zum Übungsblatt 4:
Blatt04_data.zip
5 Übungsblatt 5 14.05.2008 - 21.05.2008 XUP Virtex-II Pro Hardware Reference Manual (nur Uni-Netz):
XUPV2P_RM.pdf
6 Übungsblatt 6 - - 28.05.2008 XUP Virtex-II Pro Schematics (nur Uni-Netz):
XUPV2P_sch.pdf
7 Übungsblatt 7 - - 04.06.2008  
8 Übungsblatt 8 - - 11.06.2008  
9 Übungsblatt 9 11.06.2008 18.06.2008 -  
10 Übungsblatt 10 18.06.2008 25.06.2008 -  
11 Übungsblatt 11 25.06.2008 02.07.2008 -  
12 Übungsblatt 12 02.07.2008 09.07.2008 -  
13 Übungsblatt 13 09.07.2008 16.07.2008 -  

Anfahrt & Lageplan