35326 - LABORATORIO DI ELETTRONICA DEI SISTEMI DIGITALI M

Conoscenze e abilità da conseguire

Progetto di macrocelle funzionalmente complete, affrontato ai diversi livelli di astrazione di un sistema digitale. Per le esercitazioni verrà utilizzato software avanzato e specifico per la progettazione di Circuiti Integrati.

Contenuti

• Flusso di progetto basato su macrocelle. Passi del flusso di front-end di un modulo digitale. Linguaggio VHDL: sintetizzabile per descrizione a livello RTL di sistemi digitali e non sintetizzabile per scrivere un testbench. Esercizi di progetto e simulazione logica di semplici sistemi digitali. Sintesi logica utilizzando una libreria di celle elementari già disponibile in un processo CMOS. Confronto delle prestazioni al variare delle scelte a livello RTL e dei criteri di ottimizzazioni definiti nella sintesi. Analisi del layout di celle elementari. Generazione del layout di un modulo digitale: passi del flusso di back-end (place&route).
• Caratterizzazione della tecnologia CMOS disponibile e analisi, attraverso simulazioni guidate, delle caratteristiche elettriche dei dispositivi attivi e degli effetti dei parassiti associati alle linee di interconnessione.
• Progetto e caratterizzazione di una libreria di celle elementari combinatorie.  Modelli di ritardo e di consumo.  Disegno dello schematico di una cella combinatoria data la tabella della verità. Caratterizzazione tramite simulazione circuitale dei parametri utilizzati nei modelli di ritardo e consumo. Confronto fra differenti soluzioni circuitali per realizzare la stessa funzione logica, al variare delle condizioni alle porte di ingresso e uscita.
• Progetto e caratterizzazione di un registro statico. Disegno dello schematico scelto fra uno di quelli descritti a lezione e caratterizzazione dei tempi di ritardo, dei vincoli temporali (set-up e hold) e del consumo. Confronto con le prestazioni ottenibili da un registro dinamico.
• Progetto di una macrocella (modulo aritmetico o memoria statica) di cui sono definite le specifiche funzionali: il progetto comporta la definizione dell'architettura e delle soluzioni circuitali e la caratterizzazione completa per l'impiego del modulo in un flusso di progetto basato su macrocelle (descrizione in linguaggio VHDL e descrizione per il programma di Place&Route).  

Testi/Bibliografia

1. Jan M. Rabaey,  Anantha  P. Chandrakasan, Borivoje Nikolic,  Digital Integrated Circuits: A Design Perspective, 2nd Edition 2003, Prenctice Hall  (http://bwrc.eecs.berkeley.edu/Classes/IcBook/index.html)
2. materiale didattico disponibile su ALMA Campus

Metodi didattici

Il corso prevede che gli studenti svolgano il progetto di una macrocella funzionalmente completa affrontando il problema del progetto di un sistema digitale ai diversi livelli di astrazione utilizzando strumenti di progettazione assistita.  Le esercitazioni si svolgeranno nel Laboratorio LAB1 utilizzando software per la progettazione di Circuiti Integrati (Cadence, Mentor e SYNOPYS)  accessibile tramite il consorzio europeo EUROPRACTICE.
L'attività di progetto e caratterizzazione sarà svolta da gruppi formati da due studenti.
Per accedere al laboratorio è necessario chiedere username e password al responsabile del LAB1 specificando il nome del corso.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Valutazione durante il corso dei risultati intermedi dell'attività di progettazione e caratterizzazione. Relazione scritta finale e successiva discussione orale in laboratorio sui risultati dell'attività di  progetto e caratterizzazione della macrocella.   La discussione può essere sostenuta solo dopo la prova orale di Elettronica dei Sistemi Digitali M .

Strumenti a supporto della didattica

Materiale a supporto della didattica è accessibile su ALMA Campus. In particolare, verranno distribuite guide semplificate per l'utilizzo degli strumenti di CAD.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Eleonora Franchi Scarselli