Disseny de Microprocessadors ( DM )
| Crèdits: |
Departament: |
Tipus: |
Requisits: |
| 7.5 |
AC |
Optativa per l'EI
|
|
AC
- Pre-requisit per l' EI
|
|
|
Professors
| Responsable: | Rosa Maria Badia Sala (rosab ac.upc.edu). |
| Altres: | Ramon Canal Corretger (rcanalac.upc.edu). |
Objectius Generals
Familitzar-se amb les tecnologies VLSI i conèixer les seves possibilitats, limitacions, i àmbits d'aplicació.
Aprendre com són a nivell de transistor les estructures bàsiques dels microprocessadors.
Aprendre les implicacions de la tecnologia en el disseny.
Aprendre a utilitzar eines de disseny de circuits.
Aprendre a dissenyar circuits VLSI de mitjana complexitat.
Objectius Específics
Coneixements
- Funcionament basic dels transistors MOS (nMOS i pMOS)
- Conceptes basics de la tecnologia CMOS
- Parametres de disseny dels circuits VLSI: àrea, retard, consum
- Families lògiques CMOS
- Estructures basiques dels microprocessadors actuals a nivell de transistor
Habilitats
- Ser capaç de dissenyar a nivell de transitor portes bàsiques CMOS
- Ser capaç de dissenyar a nivell de transistor portes bàsiques en lògica CMOS dinàmica
- Saber analitzar sobre el paper el retard i consum d'una porta o conjunt reduit de portes
- Saber analitzar amb simuladors el retard i consum d'una porta o conjunt reduit de portes
- Saber dissenyar el layout d'una porta senzilla
Competències
- Capacitat de resoldre problemes aplicant els mètodes de la ciència i l'enginyeria
- Capacitat per crear i utilitzar models de la realitat.
- (1) Capacitat per treballar efectivament en grups petits de persones per a la resolució d'un problema de dificultat mitjana.
Continguts
Hores estimades de:
| T |
P |
L |
Alt |
L Ext. |
Est |
A Ext. |
| Teoria |
Problemes |
Laboratori |
Altres activitats |
Laboratori extern |
Estudi |
Altres hores fora d'horari fixat |
|
1. Introduccio a la tecnologia VLSI
|
| T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 2,0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
2,0 |
0 |
4,0 |
|
En aquest contingut es presentara la situacio actual de la
tecnologia, veient una prespectiva historica de la seva
evolucio
|
|
2. Tecnologia CMOS - Conceptes basics
|
| T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 8,0 |
2,0 |
2,0 |
0 |
0 |
10,0 |
0 |
22,0 |
|
En aquest tema es descriuran les caracteristiques de la
tecnologia CMOS. S'explicara el funcionament basic dels
transistors MOS, tant a nivell logic com fisic. Es
descriuran les regles de disseny dels circuits i el
proces de fabricacio. S'explicara com combinar els transistors per
dissenyar portes CMOS senzilles i complexes. Tambe s'explicara
com avaluar els parametres basics dels transistors
- Laboratori:
En el laboratori s'aprendra a descriura portes basiques en
llenguatge SPICE i com simular el seu comportament.
|
|
3. Implicacions de la tecnologia en el disseny
|
| T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 10,0 |
4,0 |
4,0 |
0 |
0 |
14,0 |
0 |
32,0 |
|
S'explicaran com calcular els parametres de disseny: area,
retard, consum de potencia. Tambe s'explicara com caracteritzar
de manera modular un circuit.
- Laboratori:
En el laboratori s'aprendra com mesurar els diferents parametres
de disseny amb el simulador SPICE. Tambe es fara una practica
de disseny de layout
|
|
4. Tecnologia CMOS: conceptes avançats
|
| T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 10,0 |
4,0 |
4,0 |
0 |
0 |
14,0 |
8,0 |
40,0 |
|
Es descriura el disseny de super-buffers, altres families
logiques: portes de pas, pseudo nMOS.
S'explicara el funcionament de la logica dinamica i algunes de l
les seves variacions.
D'explicara la generacio i distribucio del rellotge
- Laboratori:
Disseny i simulacio amb SPICE d'una porta dinamica. Avaluacio
del retard i consum. Disseny amb magic del layout t'una
porta dinamica.
- Altres activitats fora d'horari fixat:
Els alumnes tindran que fer un estudi sobre les darreres tendencies
en la logica dinamica d'altes prestacions i presentar-ne un
petit informe (maxim 10 planes).
|
|
5. Estructures dels microprocessadors
|
| T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 15,0 |
5,0 |
4,0 |
0 |
8,0 |
20,0 |
0 |
52,0 |
|
Es descriuran elements que forman part dels microprocessadors
a nivell de transistor: latchs, registres, memories, ALUS, bancs
de registres
- Laboratori:
Disseny i implementacio amb spice d'una estructura sencilla
- Activitats de laboratori addicionals:
Els alumnes hauran de proposar l'estructura que dissenyaran
al laboratori, i per tant caldrà un treball previ de
documentacio en literatura cientifica per trobar aquest
circuit (exemple: latch implementat en algun processador d'altes prestacions, cel.la de memoria d'una cache real, ...)
Hauran de presentar un petit informe de tot.
|
| - Total per tipus |
T |
P |
L |
Alt |
L Ext |
Est |
A Ext |
Total |
| 45,0 |
15,0 |
14,0 |
0 |
8,0 |
60,0 |
8,0 |
150,0 |
- Hores addicionals dedicades a l'avaluació:
|
4,5 |
- Total hores de treball per l'estudiant |
154,5 |
|
Metodologia docent
Les classes de teoria seran classes magistrals de teoria i problemes.
A les classes de problema els alumnes resoldran exercicis proposats pel professor. Al final de la classe es discutiran les possibles solucions.
A les classes de laboratori els alumnes resoldran exercicis practics proposats previament pel professor. Els enunciats estaran disponibles previament. Al final de la classe els estudiants hauran de lliurar un petit informe sobre les conclusions del treball realitzat. La darrera practica, que requerira mes esforç per part dels estudiants, tindra com a resultat un informe mes extens.
Mètode d'avaluació
L'avaluacio es fara a partir de diferents notes:
P1, P2: parcials de l'assignatura
EF: Examen Final
L: Nota de laboratori
Els alumnes que tinguin notes P1>=3.5 i P2>=3.5 podran obtenir la nota final sense fer l'EF sempre i quan (P1+P2)/2 >= 5.0 (P1 i P2 son notes sobre 10):
NF = 0.4 * (P1+P2) + 0.2 * L
La resta d'alumnes hauran de fer l'EF i la nota s'avaluara com:
NF = 0.8 * EF + 0.2 *L
En qualsevol cas, aquells alumnes que optin per fer l'examen final per pujar nota, tindran com a nota final el maxim de les dues formules anteriors.
No hi ha cap restriccio adicional en les notes EF i L.
L'assistencia als examens P1 i P2 es totalment voluntaria.
Bibliografía bàsica
(Informació no introduïda)
Bibliografía complementària
(Informació no introduïda)
Enllaços web
(Informació no introduïda)
Capacitats prèvies
Seria interesant que els estudiants tinguessin coneixements previs de l'àrea de arquitectura de computadors. En concret, seria convenient que els estudiants haguessin cursat i aprovat l'assignatura Arquitectura de Computadors (AC).
|
fib.upc.edu