Kursets formål er at introducere
mikrokontrollerens interne struktur og funktioner, dens interaktion
med software, samt at sætte den studerende i stand til at
analysere, designe, simulere, implementere, afprøve og dokumentere
digitale systemer på Register Transfer Level (RTL) niveau og
synkrone sekvensmaskiner.
Kursets formål er introducere opbygningen af simple computer
systemer samt at sætte den studerende i stand til at analysere,
designe, simulere, implementere, afprøve og dokumentere
- digitale systemer på Register Transfer Level (RTL) niveau
- synkrone sekvensmaskiner
under anvendelse af rekonfigurerbar hardware.
Kurset give en generel forståelse af, hvorledes et simpelt computer
system er opbygget.
At sætte deltagerne i stand til at analysere, designe, simulere,
implementere, afprøve og dokumentere digitale kredsløb, som
foretager simple beregninger eller simple styringssopgaver ved
anvendelse af gængse syntese- og simuleringsværktøjer (p.t. VHDL,
ModelSim og Xilinx ISE) og at realisere disse kredsløb i
rekonfigurerbar hardware (FPGA-teknologi).
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
Redegøre for arkitekturen af en simpel computer
Forklare virkemåde og realisering af grundlæggende
hukommelseselementer (D flip-flop’s og D-latche)
Redegøre for opbygning og virkemåde af synkrone
tilstandsmaskiner samt beskrive trin for trin hvorledes en sådan
tilstandsmaskine designes (tilstandsgraf, tilstandstabel,
tilstandsminimering, tilstandskodning, etc.)
Omsætte et verbalt designoplæg til en specifikation af et
digitalt kredsløb ved brug af Boolesk algebra, sandhedstabeller,
tilstandsgrafer m.v. og efterfølgende at syntetisere og
implementere kredsløbet
Demonstrere grundlæggende kendskab til simulerings- og
synteseværktøjer for digitale kredsløb, og herunder kunne beskrive
mindre kredsløb i et hardwarebeskrivende sprog (som f.eks.
VHDL)
Definere og forklare/redegøre for tidsparametre for komponenter
på RTL-niveau (registre og logik) og på baggrund af disse at
beregne kritiske signalveje for et givent sekventielt kredsløb og
bestemme den minimalt mulige periodetid for kloksignalet
Forklare og programmere simple programmer skrevet i
maskinkode
Forklare opbygning og virkemåde af et sekventielt kredsløb
bestående af en datavej og en tilhørende
tilstandsmaskine/kontrolenhed samt designe en sådan
FSMD-realisering af simple algoritmer og styringskredsløb
Forklare fænomenet metastabilitet og beskrive hvorledes
inputsignaler kan synkroniseres
Analysere, opdele og implementere et større hardwareprojekt i
samarbejde med 1 til 2 medstuderende
Dokumentere et sådant designarbejde i en teknisk
rapport
Kursusindhold:
• Arkitektur og instruktionssæt for en simpel CPU.
• FSM (endelig tilstandsmaskine) og FSMD (endelig tilstandsmaskine
med datavej).
• Hardware design ved brug af hardware-beskrivende sprog (p.t.
VHDL).
• Lav-niveau programmering i maskinkode eller assembler.
• Virkemåde og intern organisation af en simpel computer.
• FPGA teknologi: struktur og virkemåde.
• Laboratorieøvelser dækkende VHDL og CAD-værktøjer til simulering,
syntese og prototype udvikling ved FPGA technology (p.t. Modelsim
og Xilinx).
Mulighed for GRØN DYST deltagelse:
Kontakt underviseren for information om hvorvidt dette kursus giver
den studerende mulighed for at lave eller forberede et projekt som
kan deltage i DTUs studenterkonference om bæredygtighed,
klimateknologi og miljø (GRØN DYST). Se mere på http://www.groendyst.dtu.dk