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

- Introduzione alle problematiche dei sistemi a basso consumo (motivazioni, evoluzione tecnologica, applicazioni, sistemi wireless) (0,5 CFU) - 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. (1 CFU) - 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. (1,5 CFU) - Progetto a livello register-transfer-level: riduzione dei glitch, condivisione delle risorse, sistemi di temporizzazione. (1 CFU) - Progetto a livello comportamentale e di sistema: architetture a basso consumo, pipelining, retiming. (1 CFU) - Tecniche di valutazione e riduzione del consumo del software. (0,5 CFU) - Algoritmi e strumenti CAD per l'analisi del consumo di potenza e per l'ottimizzazione della sintesi (0,2 CFU) - Progetto integrato basato sull'Unified Power Format (0,3 CFU)

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.

Slides; Dispense; Esercitazioni di laboratorio; Video lezioni tratte da anni precedenti;

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto prodotto in gruppo;

Exam: Compulsory oral exam; Group essay;

... L'esame consiste in una una prova orale (con voto in trentesimi) 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. L'obiettivo dell'orale e' accertare non solo le conoscenze specifiche relative alle varie tecniche di ottimizzazione dei consumi nei diversi livelli di progetto (dal livello circuitale a quello architetturale, da quello comportamentale a quello software e di sistema) ma anche il modo con cui tali conoscenze siano utilizzate in casi reali di power management. Le relazioni di laboratori saranno valutate anch'esse in trentesimi e prenderanno in considerazione i risultati dei progetti assegnati, la loro validazione con prove e/o simulazioni e la descrizione del lavoro svolto. Il voto finale (in trentesimi) e' una media pesata della valutazione dell'orale (peso 0,7) e delle relazioni di laboratorio (peso 0,3) e sara' arrotondato all'intero successivo qualora il voto abbia una parte decimale maggiore di 0,7. Il termine di consegna delle relazioni e' solitamente il termine delle lezioni. 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. Nel caso di sviluppo del progetto, esso pesera' per il 50% del voto finale e permettera' di raggiungere, ove sia possibile, la Lode.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.