The course is taught in Italian.

Insegnamento a scelta per la laurea magistrale in Ingegneria Elettronica, collocato al secondo periodo didattico del anno accademico; il corso puo' essere inserito sia al primo che al secondo anno di frequenza. Il modulo vertera' sulle tecniche di progetto di sistemi elettronici in cui la limitazione del consumo di potenza rappresenta un vincolo fondamentale. Saranno affrontati i metodi di riduzione del consumo dei circuiti a differenti livelli di astrazione, partendo dagli aspetti tecnologici fino a quelli che interessano l'architettura di sistema. Le differenti tecniche saranno applicate ad alcuni casi di studio che saranno trattati nelle esercitazioni e nei laboratori, dove verranno illustrati i principali strumenti CAD di aiuto al progetto.

' Conoscenze delle diverse cause di consumo di potenza nei circuiti elettronici e il loro peso nel budget di energia disponibile
' Conoscenze delle diverse tecniche di stima della potenza e dei principali strumenti di valutazione.
' Conoscenza delle diverse tecniche di progetto a livello circuitale/architetturale/sistema finalizzate alla riduzione dei consumi
' Conoscenza degli strumenti CAD di aiuto alla progettazione a basso consumo dei circuiti elettronici

Elettronica digitale di base, al livello corrispondente al termine del primo corso obbligatorio di Elettronica Digitale nel corso di laurea magistrale. In particolare devono essere noti i circuiti digitali combinatori e sequenziali e relative tecniche di sintesi, le architetture di elaborazione complesse, comprese le memorie e le interconnessioni, il linguaggio di descrizione dell'hardware VHDL, il modello di programmazione di microprocessori/DSP/microcontrollori

Argomenti trattati nelle lezioni e relativo peso in crediti:
' Introduzione alle problematiche dei sistemi a basso consumo (motivazioni, evoluzione tecnologica, applicazioni, sistemi wireless) (5ore)
' Cause di consumo nelle principali tecnologie di circuiti elettronici (potenza statica, dinamica) ed evoluzione con la riduzione delle dimensioni dei componenti e delle tensioni di alimentazione. (10ore)
' Tecniche di progetto a basso consumo a livello logico e circuitale (circuiti combinatori, sequenziali, memorie, interconnessioni, temporizzazioni, distribuzione del clock e della potenza). Metodi e strumenti di ottimizzazione del progetto. (10ore)
' Progetto a livello register-transfer-level: riduzione dei glitch, condivisione delle risorse, sistemi di temporizzazione. (10ore)
' Progetto a livello comportamentale e di sistema: architetture a basso consumo, pipelining, retiming. (10ore)
' Tecniche di valutazione e riduzione del consumo del software. (5ore)
' Algoritmi e strumenti CAD per l'analisi del consumo di potenza e per l'ottimizzazione della sintesi (5ore)
' Cenni alle architetture analogiche a basso consumo. (5ore)

Data la natura fortemente applicativa dell'insegnamento sono previste esercitazioni sperimentali in laboratorio di progetto di circuiti digitali complessi mediante l'ausilio di strumenti CAD.
Le esercitazioni sperimentali comprendono lo sviluppo, la sintesi e la realizzazione di progetti digitali descritti mediante il linguaggio VHDL con l'obiettivo di mettere a fuoco le tecniche di riduzione dei consumi illustrate via via a lezione. Il numero di esercitazioni previste e' 7 o 8 e sono condotte in laboratorio da gruppi di 3-4 studenti. Ogni laboratorio richiede la redazione di una relazione che concorrera' al conseguimento del voto finale.

Il testo di riferimento che copre una buona parte del corso e':
'Low- power CMOS VLSI circuit design', Kaushik Roy, Sharat Prasad ' John Wiley and Sons
Sono disponibili copie dei lucidi utilizzati nelle lezioni e i manuali per le esercitazioni di laboratorio. Tutto il materiale didattico e' scaricabile attraverso il portale della didattica sul quale saranno anche inserite dispense e materiale aggiuntivo per un proficuo approfondimento dei temi trattati nell'ambito delle lezioni.

L'esame consiste in una una prova orale relativa alla verifica delle metodologie di riduzione dei consumi. L'orale ha una durata di 30-40 minuti e riguarda tutti gli argomenti trattati a lezione e nei laboratori. Il voto finale e' una media pesata della valutazione dell'orale (peso 0,7) e delle relazioni di laboratorio (peso 0,3). E' possibile acquisire punti aggiuntivi con lo sviluppo di un progetto relativo a qualcuno dei temi sviluppati a lezione. Il progetto verra' concordato congiuntamente dal docente e dal gruppo di studenti interessati e dovra' essere consegnato entro un tempo stabilito di comune accordo.