Descripción y contextualización de la asignatura

El diseño de sistemas digitales ha experimentado una gran evolución, debida a la cada vez mayor capacidad y menor coste de los circuitos integrados, y al desarrollo de potentes herramientas informáticas de ayuda al diseño. En esta asignatura vamos a revisar las alternativas y herramientas actuales para el diseño de sistemas digitales de diferentes niveles de complejidad.

Tras una revisión de las estrategias de diseño y su evolución en el tiempo, trabajaremos primero los aspectos metodológicos del diseño de sistemas digitales y, en paralelo con ello, veremos cómo describir dichos sistemas utilizando uno de los principales lenguajes de descripción de hardware: VHDL.

Para la construcción de estos sistemas utilizaremos dispositivos de lógica programable PLD, de uso generalizado tanto en la industria como en los centros tecnológicos y universitarios. Esto implica manejar herramientas CAD, tales como Quartus y ModelSim, con las que definiremos el circuito, simularemos su comportamiento, y, finalmente, lo programaremos en el correspondiente circuito de lógica programable (en este caso, de la familia ALTERA).

A continuación, analizaremos otras de la funciones que estas herramientas nos ofrecen, tales como el análisis del comportamiento físico del sistema (retardos de las señales, tiempos de respuesta, consumo, densidad del circuito...), los sistemas de autotest, etc.

Completaremos la asignatura abordando una segunda alternativa de diseño: el codiseño hardware/software. Empezaremos con la descripción de la metodología básica, junto con una introducción a las especificaciones, modelado y síntesis de sistemas basados en plataformas. Seguiremos con una descripción de métricas y métodos de estimación que nos van a ayudar en la toma de decisiones sobre la idoneidad de los diseños, y concluiremos con algunos ejemplos, usando las herramientas de Altera (Quartus y Nios II).

Como trabajo práctico, a lo largo del curso se desarrollará un proyecto de diseño de un sistema digital completo.

Convocatoria ordinaria: orientaciones y renuncia

La evaluación de la asignatura se efectuará de la siguiente manera:



30% Examen de los contenidos de la asignatura

70% Proyecto de diseño desarrollado en grupo de dos personas



Para aprobar la asignatura es necesario aprobar el examen; en su caso, se podrá hacer un segundo examen de recuperación.

Convocatoria extraordinaria: orientaciones y renuncia

En las mismas condiciones que la ordinaria.

Temario

1. Introducción y resumen de conceptos básicos. Una metodología estructurada para el diseño de sistemas digitales. Ejemplos prácticos.

2. Introducción al lenguaje de descripción de hardware VHDL. Herramientas CAD: Quartus, ModelSim. Ejemplos prácticos.

3. Prototipado mediante dispositivos de lógica programable. Ejemplos.

4. Introducción al codiseño de hardware y software. Ejemplos.

5. Proyecto de diseño.

Bibliografía

Bibliografía básica

- Digital Design using VHDL: A systems approach. Dally, W., Harting, R., Aamodt, T., Cambrigde University Press, 2016.

- The designer's guide to VHDL. P.J. Ashenden, Morgan Kaufmann, 2008.

- Digital Design. An embedded systems approach using VHDL. P. Ashenden, Morgan Kaufmann 2008.

- Rapid prototyping of digital systems: sopc edition. Hamblen J., Hall T.S., Furman M. D., Springer, 2007.

- A Practical Introduction to Hardware/Software Codesign. 2nd ed., Schaumont P.R.,Springer, 2012.

- Embedded System Design. A Unified Hardware/Software Introduction, F. Vahid, T. Givargis ,Jon Wiley & Sons 2002.

- Readings in Hardware/Software Co-design, Giovani De Michelli, Rolf Ernst, Wayne Wolf, Morgan Kaufmann Pub, 2002.

- Nios II Gen2 Processor Reference Guide (V15.1). Altera Corporation, Oct. 2016.

Bibliografía de profundización

- R. Jasinski: Effective coding with VHDL. The MIT Press, 2016.



- Synthesizable VHDL design for FPGAs. Bezerra, E. A., Lettnin, D. V., Springer, 2014. doi: 10.1007/978-3-319-02547-6.

Enlaces

https://www.intel.com/content/dam/www/programmable/us/en/pdfs/literature/hb/nios2/n2cpu-nii5v1gen2.pdf