Εβδομαδιαίες ώρες διδασκαλίας: 3 θεωρία + 2 εργαστήριο
Tυπικό εξάμηνο διδασκαλίας: ΣΤ
Διδασκαλία: Η διδασκαλία του μαθήματος έχει τη μορφή 15 διαλέξεων και ισάριθμων εργαστηριακών ασκήσεων, στο πλαίσιο των οποίων υπάρχει η δυνατότητα ανάληψης εργασιών.
Ενδεικτικά προαπαιτούμενα: Ψηφιακά Κυκλώματα, Αρχιτεκτονική Υπολογιστών
Διδακτικές μονάδες: 7
Σκοπός και στόχοι του μαθήματος:
Το μάθημα έχει σκοπό να εισάγει τον φοιτητή σε προχωρημένα θέματα ψηφιακής σχεδίασης. Αρχικά, αναλύονται θέματα σχεδίασης ψηφιακών συστημάτων με χρήση ολοκληρωμένων κυκλωμάτων της τυπικής λογικής (CMOS-TTL). Στη συνέχεια, παρουσιάζονται κυκλώματα μνημών και η αρχιτεκτονική των προγραμματιζόμενων λογικών διατάξεων (CPLDs, FPGAs). Τέλος, γίνεται αναλυτική παρουσίαση των τεχνικών ψηφιακής σχεδίασης μέσω εργαλείων CAD και με τη χρήση γλωσσών περιγραφής υλικού. Παρουσιάζεται αναλυτικά η γλώσσα VHDL. Στο εργαστήριο, σχεδιάζονται και υλοποιούνται συστήματα με χρήση Διατάξεων Πυλών Προγραμματιζόμενων στο Πεδίο (FPGAs).
Περίγραμμα μαθήματος:
- Θέματα σχεδίασης VLSI. Αναφορά στο MOSFET και στις τεχνολογίες κατασκευής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων CMOS και TTL. Λιθογραφία και χάραξη, εναπόθεση στρωμάτων και προσμείξεις,
- Παρουσιάση ολοκληρωμένων κυκλωμάτων της τυπικής λογικής και εφαρμογές: Αποκωδικοποιητές, πολυπλέκτες, συγκριτές, Αριθμητικές και Λογικές Μονάδες, καταχωρητές, απαριθμητές.
- Μνήμες ROM, μνήμες SRAM, DRAM. Επέκταση μνήμης υπολογιστικού συστήματος.
- Αρχιτεκτονική διαμορφούμενων λογικών διατάξεων. Σχεδίαση με λογικούς πίνακες. Διατάξεις PLD, PAL, CPLD, FPGAs.
- Σύνθεση και σχεδίαση ψηφιακών κυκλωμάτων υψηλού επιπέδου, πεδία και επίπεδα περιγραφής, εργαλεία λογισμικού CAD για την ψηφιακή σχεδίαση. Παρουσίαση του λογισμικού Quartus II.
- Αναλυτική παρουσίαση της γλώσσας VHDL για τη περιγραφή ψηφακών συστημάτων, σύνθεση διατάξεων.
- Περιγραφή προηγμένων συστημάτων. Σχεδίαση και υλοποίηση ψηφιακών φίλτρων. Σχεδίαση ελεγκτών σειριακών διεπαφών με τις αρχές των μηχανών πεπερασμένων καταστάσεων. Σχεδίαση και υλοποίηση επεξεργαστών.
Βασική Βιβλιογραφία:
- John Wakerly, Ψηφιακή Σχεδίαση-Αρχές και Πρακτικές, Εκδόσεις Παπασωτηρίου, 2001.
- Ι. Καλόμοιρου, Εισαγωγή στη γλώσσα VHDL, Σημειώσεις, Τ.Ε.Ι. Kεντρικής Μακεδονίας, 2012.
- St. Brown, Zvonko Vranesic, Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων με την γλώσσα VHDL, Εκδόσεις Τζιόλα, 2002.
Συμπληρωματική Βιβλιογραφία:
- Ποριαζής, Σχεδιασμός Συστημάτων VLSI και ASIC, Εκδόσεις Παπασωτηρίου.
- John Wakerly, Digital Design, Εκδόσεις Παπασωτηρίου, 2001.
- Chen, The VLSI Handbook, Εκδόσεις Παπασωτηρίου, 1999.
- Anantha Chandrakasan et.al., Design of High Performance Microprocessor Circuits, Wiley-IEEE Comp. Society, 2001.