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PORTALE DELLA DIDATTICA

Synthesis and optimization of digital systems

02LVNOV, 02LVNOQ

A.A. 2018/19

Course Language

English

Course degree

Master of science-level of the Bologna process in Computer Engineering - Torino
Master of science-level of the Bologna process in Electronic Engineering - Torino

Course structure
Teaching Hours
Lezioni 30
Esercitazioni in aula 10
Esercitazioni in laboratorio 20
Tutoraggio 20
Teachers
Teacher Status SSD h.Les h.Ex h.Lab h.Tut Years teaching
Calimera Andrea   Professore Associato ING-INF/05 20 10 20 0 7
Teaching assistant
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Context
SSD CFU Activities Area context
ING-INF/05 6 B - Caratterizzanti Ingegneria informatica
2018/19
The course is taught in English. In questo corso vengono introdotti ed approfonditi gli argomenti legati alla sintesi ed ottimizzazione automatica di circuiti digitali implementati in tecnologia CMOS.
The course is taught in English. This course introduces the basic concepts of synthesis and optimization of CMOS digital circuits.
- Conoscenza dei flussi di progettazione automatica digitale con particolare enfasi sul concetto di sintesi/ottimizzazione ed i rispettivi strumenti CAD - Modellistica dei circuiti digitali e delle rispettive strutture dati utilizzate negli strumenti CAD - Apprendimento dei principali algoritmi di sintesi automatica a livello comportamentale e logico - Comprensione delle tecniche di ottimizzazione e dei relativi algoritmi per diverse funzioni di costo (Area, Frequenza, Consumo di Potenza) - Utilizzo di strumenti CAD industriali, di tecnologie CMOS commerciali e del linguaggio di scripting TCL
- Knowledge of Electronic Design Automation flows with particular emphasis on synthesis and optimization techniques; - Modeling of digital circuits and abstract data structures used in CAD tools; - Knowledge of behavioral- and logic-level synthesis methodologies; - Understanding of the main optimization techniques and their algorithms for different cost functions (Area, Delay, Power consumption) - Practical skills in commercial synthesis tools, industrial deep-submicron CMOS technologies and TCL scripting language
- Programmazione software; - Elettronica digitale di base (funzionamento dei dispositivi CMOS, reti logiche ed architettura dei calcolatori); - Linguaggio di descrizione dell'hardware (VHDL/VERILOG).
- Software programming (data structures and algorithms) - Basics of digital electronics (CMOS and logic circuits, computer architecture) - Hardware description languages (Verilog/VHDL)
- Introduzione alla progettazione automatica di sistemi digitali integrati e formalizzazione dei concetti base di modellistica, sintesi ed ottimizzazione circuitale (1 credito) - Principi di progettazione automatica e relativi algoritmi a diversi livelli di astrazione (3 crediti): o Algoritmi di sintesi ed ottimizzazione di circuiti digitali a livello comportamentale (algoritmi di Scheduling e Sharing/Binding); o Algoritmi di sintesi ed ottimizzazione di circuiti digitali a livello logico (metodi Booleani ed Algebrici) o Mapping tecnologico (metodi Booleani e Strutturali) - Principi di progettazione automatica per circuiti a basso consumo di potenza (2 crediti) o Modelli e stima di potenza o Tecniche di progettazione a livello comportamentale, logico e fisico
- Introduction to electronic design automation for digital circuits and basic concepts behind synthesis and optimization (1 credit) - Computer-aided design methods, techniques and algorithms at different levels of abstraction (3 credits): o Synthesis and optimizations algorithms at the behavioral level (Scheduling, Sharing and binding algorithms) o Synthesis and optimizations algorithms at the logic level (Boolean and Algebraic methods) o Technology mapping (Boolean and Structural matching) - Computer-aided design for low-power circuits (2 credits): o Power modeling o Low-power design techniques at behavioral and logic level
Il corso prevede sia esercitazioni in aula, sia esercitazioni in laboratorio. Esercitazioni in aula: svolgimento di esercizi numerici su argomenti presentati a lezione. Esercitazioni in laboratorio (a gruppi di 2-3 studenti): utilizzo di strumenti commerciali per la progettazione automatica di circuiti digitali, quali strumenti per la sintesi a livello fisico, logico e comportamentale, simulatori, stimatori del consumo energetico e di potenza; interfaccia automatica per mezzo del linguaggio di scripting TCL.
The course includes both exercises during regular classes and lab practices. Exercises: will cover the main theoretical aspects introduced in the course. Lab practice (groups of 2-3 students): aim at providing students with technical skills on industrial CAD tools for the design of digital circuits, like synthesis tools at physical, logical and behavioral level, simulators, tools for power analysis, area and delay estimation; the scripting language TCL will be introduced as the main interface to those tools.
Il docente fornirà a tutti gli studenti, in forma elettronica, dispense da utilizzare come materiale di riferimento. Saranno altresì disponibili i manuali per le esercitazioni di laboratorio. Testo ausiliario consigliato: G. De Micheli, Synthesis and Optimization of Digital Circuits, McGraw-Hill, 1994.
Class handouts and additional material will be made available on the course webpage. User guides for lab sessions will be made available as well. Main reference book: G. De Micheli, Synthesis and Optimization of Digital Circuits, McGraw-Hill, 1994.
Modalità di esame: prova scritta; progetto di gruppo;
L'esame consiste di due parti distinte. La prima parte (70% del voto finale) consiste in una prova scritta che comprende sia esercizi numerici di progetto relativi agli argomenti principali del corso, sia domande a risposta aperta di carattere piu' teorico. Il tempo assegnato per la soluzione è di 2 ore a libri chiusi; il voto massimo ottenibile e' di 27 punti. La seconda parte (30% del voto finale) consiste nello svolgimento di un progetto di gruppo nel quale verranno implementate alcune delle tecniche descritte nel corso utilizzando la piattaforma di progettazione descritta durante le esercitazioni di laboratorio; il voto massimo ottenibile per il progetto e' di 3 punti. Il voto finale è la somma dei punteggi ottenuti nelle due parti.
Exam: written test; group project;
The exam consists of two parts. The first one (70% of the final score) is a written test including both numerical exercises and open-answer questions. The time allowed for the test is 2 hours, closed books; the maximum score for this part is 27 points. The second part (30% of the final score) consists of a group project in which some of the techniques described in the course will be implemented on the EDA framework used during the lab sessions; the maximum score for this project is 3 points. The final score is the sum of the score obtained in the two parts.


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