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Curso: Codiseño hardware/software para sistemas empotrados basados en FPGAs
Características
Año Impartición
Tipo Docencia
Idioma Impartición
2005/06
Presencial
Castellano
Objetivos
Las actuales escalas de integración utilizadas en la fabricación de circuitos integrados
junto con el abaratamiento de costes obtenido permiten concebir el diseño de sistemas
complejos en un circuito sobre dispositivos de lógica reconfigurable. El objetivo de
este curso es presentar primeramente los conceptos, técnicas y metodologías
necesarias para diseñar sistemas empotrados basados en FPGAs (Field Programmable
Gate Arrays). La complejidad de diseño de estos sistemas requiere de un equipo
multidisciplinar puesto que en general es necesario tanto abordar el diseño del
software que se ejecuta en un microprocesador como el hardware necesario para
acelerar ciertas funciones. Para finalizar el curso se presentará la herramienta de
diseño EDK. Esta herramienta para codiseño es la que ofrece Xilinx, uno de los
fabricantes líderes a nivel mundial de FPGAs, y con ella se realizarán una serie de
diseños a nivel práctico.
Profesores
Jose Angel Ezquerra Ventosa
Centro
Universidad del País Vasco
Lugar de ImparticiónEntidad/Institución:
Centro: Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales y de Ingenieros de
Telecomunicación de Bilbao
Dirección
Alameda Urquijo, s/n
48013 - Bilbao
Bizkaia
España
Fechas
Desde
Hasta
Horario
Desde
Hasta
Aula:
Temario
1.- Introducción. Aplicaciones y requerimientos de los sistemas electrónicos.
Implementaciones posibles de un algoritmo sobre electrónica. Complejidad del
diseño de sistemas embebidos.
2.- Conceptos básicos de arquitectura de microprocesadores. Microprocesadores
RISC, CISC y DSP. Microprocesadores superescalares y VLIW. La memoria caché y
la memoria virtual.
3.- Buses de comunicación. Características generales. Interrupciones. DMA.
Problema del arbitraje.
4.- Sistemas en un circuito configurables (CSoC). Sistemas en un circuito
configurables: ventajas y aplicaciones. Arquitecturas propuestas por fabricantes de
CSoC. Metodología de diseño y verificación para CSoC.
5.- Propuestas para agilizar el diseño de sistemas embebidos. Módulos prediseñados.
Plataformas. Lenguajes de alto nivel: Síntesis compartamental. Diseño a nivel de
sistema.
6.- Procesado digital de señal sobre FPGAs. Algoritmos habitualmente implantados
en FPGAs. Diseño de un filtro FIR mediante aritmética distribuida. Entornos gráficos
para el diseño DSP sobre FPGAs.
7.- Sistemas operativos en tiempo real. Necesidad de sistemas operativos. S.O. en
tiempo real. S.O. para FPGAs.
8.- Bajo consumo. Introducción. Diseño para bajo consumo en microprocesadores.
Diseño para bajo consumo en FPGAs.
9.- Computación reconfigurable. La computación reconfigurable (CR) como nuevo
paradigma: aplicaciones. Reconfiguraciones globales: aumento de la densidad
funcional. Reconfiguraciones parciales: reconfiguraciones remotas y en tiempo real.
10.- Prácticas: prácticas de diseño de sistemas empotrados sobre FPGAs de Xilins.
Presentación del sistema de desarrollo EDK (Embedded Development Kit).
Características de los microprocesadores uBlaze y PowerPC. Buses de comunicación
dentro de la FPGA. Definición hardware. Definición software. Módulos diseñados
por el usuario. Importación de módulos para procesado de señal (system generator).
Bibliografía
Proceedings of the IEEE Symposium on FPGAs for Custom Computing Machines.
Printed by IEEE Computer Society Press, Los Alamitos, Calif. Ver
http://www.fccm.org/
Proceedings of the International Workshop on Field-Programmable Logic and
Applications. Printed by Springer-Verlag.
Nieman, R. Hardware/software Codesign for Data Flow Dominated Embedded
Systems. Kluwer Academic Publishers. 1998
Xilinx, Inc., Platform Studio User Guide, Embedded Development Kit EDK 6.2i.
2004
Computer architecture: design for performance - Wilkinson, B. - Prentice Hall - 1996
Emdedded systems design: an introduction to processes, tools and techniques Berger S. Arnold - CMPBooks - 2002
The design warrior's guide to FPGAs: Device, tools and flows - Maxfield Clive Max
- Elseiver - 2004