SYSTÉMY NAČIPU MI-SOC

Podobné dokumenty
Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

7. Pracovní postupy. Fakulta informačních technologií MI-NFA, zimní semestr 2011/2012 Jan Schmidt

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

9. Praktická verifikace

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

FPGA + mikroprocesorové jádro:

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Přednáška A3B38MMP. Bloky mikropočítače vestavné aplikace, dohlížecí obvody. 2015, kat. měření, ČVUT - FEL, Praha J. Fischer

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Organizace předmětu, podmínky pro získání klasifikovaného zápočtu

Návrh. číslicových obvodů

Profilová část maturitní zkoušky 2015/2016

Boundary scan Testování SoC a NoC

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Přednášky o výpočetní technice. Hardware teoreticky. Adam Dominec 2010

Činnost CPU. IMTEE Přednáška č. 2. Několik úrovní abstrakce od obvodů CPU: Hodinový cyklus fáze strojový cyklus instrukční cyklus

Profilová část maturitní zkoušky 2014/2015

ZÁKLADY PROGRAMOVÁNÍ. Mgr. Vladislav BEDNÁŘ /14

Architektury počítačů

Maturitní témata - PRT 4M

POČÍTAČOVÉ ŘÍZENÍ TECHNOLOGICKÝCH PROCESŮ

Metody návrhu systémů na bázi FPGA


INFORMAČNÍ A KOMUNIKAČNÍ TECHNOLOGIE

POČÍTAČOVÉ ŘÍZENÍ TECHNOLOGICKÝCH PROCESŮ

Semestrální práce z předmětu Speciální číslicové systémy X31SCS

Architekura mikroprocesoru AVR ATMega ( Pokročilé architektury počítačů )

LOGICKÉ OBVODY X36LOB

architektura mostů severní / jižní most (angl. north / south bridge) 1. Čipové sady s architekturou severního / jižního mostu

Témata profilové maturitní zkoušky

FVZ K13138-TACR-V004-G-TRIGGER_BOX

Hardwarové zpracování obrazu

Vestavné systémy BI-VES Přednáška 5

POČÍTAČOVÉ ŘÍZENÍ TECHNOLOGICKÝCH PROCESŮ

LOGICKÉ SYSTÉMY PRO ŘÍZENÍ

MSP 430F1611. Jiří Kašpar. Charakteristika

Struktura a architektura počítačů (BI-SAP) 10

Vestavný modul pro počítačové vidění využívající hradlové pole

Workshop. Vývoj embedded aplikací v systému MATLAB a Simulink. Jiří Sehnal sehnal@humusoft.cz. info@humusoft.cz.

Obsah DÍL 1. Předmluva 11

Metody připojování periferií BI-MPP Přednáška 1

Zpracování obrazu v FPGA. Leoš Maršálek ATEsystem s.r.o.

MATURITNÍ OTÁZKY ELEKTROTECHNIKA - POČÍTAČOVÉ SYSTÉMY 2003/2004 TECHNICKÉ VYBAVENÍ POČÍTAČŮ

Direct Digital Synthesis (DDS)

Real Time programování v LabView. Ing. Martin Bušek, Ph.D.

Struktura a architektura počítačů (BI-SAP) 1

Náplň přednášky 1. Vestavěný systém Výrobci technických řešení Mikrokontroléry ARM NXP Kinetis KL25Z Rapid prototyping Laboratorní vývojová platforma

PROGRAMOVATELNÉ LOGICKÉ OBVODY

Mikrokontroléry. Doplňující text pro POS K. D. 2001

ALGORITMY ČÍSLICOVÉHO ZPRACOVÁNÍ SIGNÁLŮ

Sběrnicová struktura PC Procesory PC funkce, vlastnosti Interní počítačové paměti PC

Programovatelné automaty SIMATIC S7 a S5

Témata profilové maturitní zkoušky

Pokročilé architektury počítačů

Algoritmická syntéza. Rychlý návrh DSP systémů. Ing. Jakub Št astný, Ph.D.

MODERNÍ TRENDY V PROGRAMOVATELNÉ LOGICE, APLIKACE V AUTOMATIZAČNÍ A MĚŘICÍ TECHNICE

NSWI /2011 ZS. Principy cpypočítačůčů aoperačních systémů ARCHITEKTURA

Optika v počítačovém vidění MPOV

LOGICKÉ ŘÍZENÍ. Matematický základ logického řízení

Integrovaná střední škola, Sokolnice 496

Informace pro výběr bakalářského oboru

Profilová část maturitní zkoušky 2017/2018

Počítač jako elektronické, Číslicové zařízení

Profilová část maturitní zkoušky 2013/2014

12. VHDL pro verifikaci - Testbench I

Metody připojování periferií

Simulace číslicových obvodů (MI-SIM) zimní semestr 2010/2011

Témata profilové maturitní zkoušky z předmětu Souborná zkouška z odborných elektrotechnických předmětů (elektronická zařízení, elektronika)

Převodník Ethernet ARINC 429

1. Vývojový pracovník specialista na CAD SW pro návrh elektronických zařízení (Mentor Graphics, OrCad) (popis pozice viz příloha č.

Systémy pro měření, diagnostiku a testování prototypů II. Odůvodnění vymezení technických podmínek podle 156 odst. 1 písm. c) ZVZ

Virtualizace v architekturě počítačů Virtualization in architecture of computers

Struktura a architektura počítačů (BI-SAP) 11

Hardware - komponenty počítačů Von Neumannova koncepce počítače. Von Neumannova koncepce počítače

Témata profilové maturitní zkoušky

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Obsah. O autorovi 11 Předmluva 13 Zpětná vazba od čtenářů 14 Errata 14

Aplikovaná informatika

Praktické úlohy- 2.oblast zaměření

Integrovaná střední škola, Sokolnice 496

PROCESOR. Typy procesorů

Přednáška. Vstup/Výstup. Katedra počítačových systémů FIT, České vysoké učení technické v Praze Jan Trdlička, 2012

Vana RC0001R1 RC0001R1

Y36SAP

Systémy pro sběr a přenos dat

Moderní nástroje pro vývoj elektronických řídicích jednotek

Témata profilové maturitní zkoušky

IPLC5xx. Procesní stanice MiniPLC Shark. Shrnutí

Vývoj a testování elektronických řídicích jednotek pro automobily

LOGICKÉ ŘÍZENÍ. Matematický základ logického řízení. N Měřicí a řídicí technika 2012/2013. Logické proměnné

VINCULUM VNC1L-A. Semestrální práce z 31SCS Josef Kubiš

ODBORNÝ VÝCVIK VE 3. TISÍCILETÍ. MEIII Paměti konstant

Počítač jako prostředek řízení. Struktura a organizace počítače

Pokojový termostat řízený pomocí SMS zpráv v síti GSM

Školní vzdělávací program

Úvod do mobilní robotiky AIL028

Pohled do nitra mikroprocesoru Josef Horálek

Struktura a architektura počítačů (BI-SAP) 7

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Transkript:

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti SYSTÉMY NAČIPU MI-SOC doc. Ing. Hana Kubátová, CSc. Katedra číslicového návrhu Fakulta informačních technologii ČVUT v Praze Hana Kubátová MI-SOC 2011/12 1

CO JE SOC SYSTEM ON CHIP? SoC, SOC, System-on-a-chip, system on chip Integruje všechny komponenty počítače (elektronického systému) do jednoho integrovaného obvodu Obsahuje číslicové, analogové, mixed-signal bloky, DSP součástky, periferie, paměti Typická aplikace ve vestavných systémech (embedded) Více procesorů (kontrast oproti mikrokontrolerům) multiprocessor System-on-Chip (MPSoC) Redukce ceny, optimalizace 2

STRUKTURA Procesor (nebo více procesorů) ASIP, DSP Paměťové bloky RAM, ROM, EEPROM, flash Zdroje časování (oscilátory, fázové smyčky) Čítače-časovače, real-timovéčasovače, power-on reset generátory Externí interface USB, FireWire, Ethernet, USART, SPL Analogový interface AD-DA převodníky Regulátory napětí a příkonu Propojení standardní průmyslové sběrnice AMBA (Advanced Microcontroller Bus Architecture, fy ARM) 3

STRUKTURA A NÁVRH SoC hardware i software SW řídí procesorová jádra, periferie a interface Návrh SoC paralelně HW i SW Často skládání HW bloků, jader, driverů problém CAD nástrojů Blok programovatelného hardwaru FPGA Verifikace funkční (HDL, SystemVerilog, SystemC, OpenVera 4

VÝROBA Různé technologie: ASIC plně zákaznický návrh Standardní bloky jádra Programovatelný HW FPGA Menší spotřeba Vyšší spolehlivost Nižší cena Kombinace více menších čipů (vyšší výtěžnost, nižší cena vývoje, návrhu a testování) 5

Hana Kubátová MI-SOC 2011/12 6 Zdroj: http://en.wikipedia.org/wiki/system-on-a-chip

Hana Kubátová MI-SOC 2011/12 7

Hana Kubátová MI-SOC 2011/12 8

OBSAH A CÍLE PŘEDMĚTU 1. Charakteristika, požadavky, granularita, možnosti realizace. 2. Komunikace na čipu, latence, propustnost, architektury. 3. Dekompozice na programové a technické vybavení, prozkoumávání návrhového prostoru. 4. Časování na úrovni systému, algoritmy plánování, architektury spouštěné časem. 5. Operační systémy reálného času, architektura, realizace synchronizačních primitiv, rozhraní. 6. Programování pro reálný čas, programové vybavení odolné proti následkům chyb. 7. Časování a synchronizace technického vybavení, modely přesné na takt komunikace, zjemňování modelů. 9

OBSAH A CÍLE PŘEDMĚTU 8. Sítě na čipu (NoC), realizace směrovacích algoritmů. 9. Opakovaná použitelnost, nakupované makrobloky, standardy provozních a testovacích rozhraní. 10. Metody verifikace systémů na čipu. Aserce, jazyky specifikace vlastností, kontrola modelu. Verifikace simulací, sledování ařízení pokrytí, náhodné stimuly. 11. Verifikace protokolů, automatů, rozhraní, datových cest. Verifikace kontrolou ekvivalence. Metody verifikace programového vybavení, souběžná verifikace programového a technického vybavení. 12. Testování SoC 13. Systémy odolné proti poruchám. zdroje: konference DATE, DAC, VLSI, ICCAD Část přednášek předmětu Ing. Schmidta X36MNO 10

TO JE ZVLÁŠTNÍ NA HARDWARU? Pracuje paralelně, pořád výkon, ale i komplikace návrhu Cílové prostředí není lineární sekvence instrukcí, ale 2,5D prostor (více 2D ploch navrstvených) výkon, ale i komplikace návrhu Prostorové vztahy hrají roli 11

NÁVRH OBVODŮ JAKO... Pracovní postup prostředí realizace (progr. obvody, platformy, zákaznické obvody) strategie, návrhové styly, potřebné kroky Předmět počítačové podpory EDA: Electronic Design Automation architektury SW algoritmy 12

JAK ZVLÁDÁME HW NÁVRH Odlišení domény chování, struktury a fyzické implementace Hierarchický popis Dekompozice obvodu (paralelně) Dekompozice algoritmů (sériově) Analytické a syntetické kroky Důkladnější algoritmy (jinak to prostě nejde) 13

HIERARCHICKÝ POPIS Celek je složen z částí, části z menších částí... úrovně hierarchie Složitost popisu na každé úrovni dána schopností lidí (a strojů) vnímat žádná funkce nemá mít víc jak 500 řádek, každé schéma se musí vejít na papír A2,... 14

DOMÉNY POPISU + HIERARCHIE = Y-DIAGRAM chování algoritmus automat log. výraz ALU hradlo CPU struktura fyzická realizace 15

O ČEM SE VLASTNĚ BAVÍME? Chování obvodu: co to dělá zápis algoritmu, automatový popis, logické rovnice a výrazy, diferenciální rovnice Struktura obvodu: jak je složen z částí popis zapojení schématem, textem ( netlist ) Fyzická realizace: jak je postaven v určené technologii popis geometrie prvků obvodu (např. Gerber, GDSII) 16

DEKOMPOZICE OBVODU nejčastější: funkční dekompozice dekompozice chování (funkce) podobná dekompozici software přiřazení struktury části chování sériový protokol jednotka UART (1:1) všechny operace násobení číslicového filtru 2 násobičky (m:n) volitelně: přiřazení části fyzického prostoru (floorplanning) 17

DEKOMPOZICE ALGORITMU Příklad: navrhnout plošný spoj pro dané schéma rozmístit součástky tak, aby se to pak dobře propojilo navrhnout propojení když se to dobře nepropojí, korigovat rozmístění 18

DEKOMPOZICE ALGORITMU POKRAČOVÁNÍ Většina úloh není zvládnutelná v jediném kroku Dekompozice na postupné zvládnutelné kroky. nezaručuje optimální výsledek Předchozí krok vyžaduje odhad obtížnosti kroku následujícího Možnost iterace 19

DEKOMPOZICE NÁVRHU algoritmus syntéza schéma z realizovatelných prvků fyzický (konstrukční) návrh realizační podklady chování struktura 20 fyzická realizace

SYNTÉZA algoritmus syntéza behaviorální, vyšší syntéza popis na úrovni meziregistrových přenosů (RTL) schéma z realizovatelných prvků logická, RTL syntéza 21

RT ÚROVEŇ popis chování: podmínka: rega op regb regc popis struktury: datová cesta registry, paměti operační jednotky (kombinační) řídící část automat 22

MAKROBLOKY, IP CORES (ČILI KÓRY ) Problém: jak dodat část návrhu, aby byla flexibilní bylo možno zaručit parametry chránila intelektuální vlastnictví Kompromisní řešení soft cores struktura, vyšší úroveň abstrakce hard cores struktura a fyzická realizace 23