Systemy na Chipie. Robert Czerwiński

Podobne dokumenty
Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych

Systemy wbudowane. Paweł Pełczyński

System mikroprocesorowy i peryferia. Dariusz Chaberski

Procesory w FPGA H D L. dr inż. Paweł Tomaszewicz Instytut Telekomunikacji Politechnika Warszawska

POLITECHNIKA WARSZAWSKA Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych Instytut Telekomunikacji Zakład Podstaw Telekomunikacji.

Język opisu sprzętu VHDL

Wykład Mikroprocesory i kontrolery

Wprowadzenie. Wprowadzenie

Podstawy techniki cyfrowej i mikroprocesorowej - opis przedmiotu

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Zakład Układów Elektronicznych i Termografii ( Prezentacja bloków i przedmiotów wybieralnych

Rok akademicki: 2013/2014 Kod: EEL s Punkty ECTS: 2. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

Zał nr 4 do ZW. Dla grupy kursów zaznaczyć kurs końcowy. Liczba punktów ECTS charakterze praktycznym (P)

Zaawansowane technologie w nowoczesnych układach sterowania

Wykład 6. Mikrokontrolery z rdzeniem ARM

Mechatronika i inteligentne systemy produkcyjne. Modelowanie systemów mechatronicznych Platformy przetwarzania danych

Testowanie systemów informatycznych Kod przedmiotu

Elektronika cyfrowa i mikroprocesory. Dr inż. Aleksander Cianciara

Kurs programowania mikrokontrolerów ARM z rodziny Cortex-M3

prowadzący: mgr inż. Piotr Prystupiuk

Wykład 2. Mikrokontrolery z rdzeniami ARM

Systemy mikroprocesorowe i układy programowalne

Wykład Mikrokontrolery i mikrosystemy Cele wykładu:

METODY ZINTEGROWANEGO PROJEKTOWANIA SPRZĘTU I OPROGRAMOWANIA Z WYKORZYSTANIEM NOWOCZESNYCH UKŁADÓW PROGRAMOWALNYCH

Projektowanie układów cyfrowych w strukturach FPGA

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Szkolenia specjalistyczne

Spis treúci. Księgarnia PWN: Krzysztof Wojtuszkiewicz - Urządzenia techniki komputerowej. Cz. 1. Przedmowa Wstęp... 11

Komputerowe systemy pomiarowe. Dr Zbigniew Kozioł - wykład Mgr Mariusz Woźny - laboratorium

Programowanie niskopoziomowe. dr inż. Paweł Pełczyński

Od pomysłu poprzez projekt do realizacji

Zaliczenie Termin zaliczenia: Sala IE 415 Termin poprawkowy: > (informacja na stronie:

Rok akademicki: 2015/2016 Kod: IIN s Punkty ECTS: 4. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

KARTA PRZEDMIOTU. 2. Kod przedmiotu: MK_ Nazwa przedmiotu: SYSTEMY MIKROPROCESOROWE I WBUDOWANE

Mikrokontroler Wykład 5

Wybrane bloki i magistrale komputerów osobistych (PC) Opracował: Grzegorz Cygan 2010 r. CEZ Stalowa Wola

Wstęp Podstawowe informacje o mikroprocesorach AT91SAM9...11

Architektura systemów komputerowych. dr Artur Bartoszewski

o Instalacja środowiska programistycznego (18) o Blink (18) o Zasilanie (21) o Złącza zasilania (22) o Wejścia analogowe (22) o Złącza cyfrowe (22)

Rok akademicki: 2030/2031 Kod: EIT s Punkty ECTS: 4. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

Sprawozdanie z projektu MARM. Część druga Specyfikacja końcowa. Prowadzący: dr. Mariusz Suchenek. Autor: Dawid Kołcz. Data: r.

Wykład 4. Przegląd mikrokontrolerów 16-bit: - PIC24 - dspic - MSP430

Wykład I. Podstawowe pojęcia. Studia Podyplomowe INFORMATYKA Architektura komputerów

Łagodne wprowadzenie do systemów wbudowanych. Bartłomiej Sięka

LEKCJA TEMAT: Zasada działania komputera.

MIKROKONTROLERY I MIKROPROCESORY

Aparatura Elektroniczna (EAE) Stopień studiów i forma: I stopień, stacjonarna Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy - 2

ZASTOSOWANIA UKŁADÓW FPGA W ALGORYTMACH WYLICZENIOWYCH APPLICATIONS OF FPGAS IN ENUMERATION ALGORITHMS

Systemy operacyjne i sieci komputerowe Szymon Wilk Superkomputery 1

Rok akademicki: 2016/2017 Kod: EAR s Punkty ECTS: 4. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

Technika mikroprocesorowa. W. Daca, Politechnika Szczecińska, Wydział Elektryczny, 2007/08

PROJEKT I OPTYMALIZACJA STRUKTURY LOGICZNEJ DYDAKTYCZNEGO SYSTEMU MIKROPROCESOROWEGO DLA LABORATORIUM PROJEKTOWANIA ZINTEGROWANEGO

Elektronika i techniki mikroprocesorowe

1. Wprowadzenie Programowanie mikrokontrolerów Sprzęt i oprogramowanie... 33

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Podstawy Systemów Wbudowanych

Sprawdzian test egzaminacyjny GRUPA I

KARTA PRZEDMIOTU KARTA PRZEDMIOTU

Programowalne Układy Logiczne. Wykład I dr inż. Paweł Russek

Opracował: Jan Front

Charakterystyka mikrokontrolerów

Arduino dla początkujących. Kolejny krok Autor: Simon Monk. Spis treści

ICD Wprowadzenie. Wprowadzenie. Czym jest In-Circuit Debugger? 2. O poradniku 3. Gdzie szukać dodatkowych informacji? 4

System on Chip na miarę S P R Z Ę T

Embedded Solutions Automaticon Efektywne pomiary i sterowanie przy użyciu systemu wbudowanego MicroDAQ

1.2. Architektura rdzenia ARM Cortex-M3...16

Budowa komputera. Magistrala. Procesor Pamięć Układy I/O

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych

Kierunek: Mikroelektronika w technice i medycynie Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne.

PROGRAMOWALNE STEROWNIKI LOGICZNE

Spis treœci. Co to jest mikrokontroler? Kody i liczby stosowane w systemach komputerowych. Podstawowe elementy logiczne

Projektowanie. Projektowanie mikroprocesorów

Rok akademicki: 2013/2014 Kod: JIS s Punkty ECTS: 5. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

Zakład Układów Elektronicznych i Termografii

System czasu rzeczywistego

Spis treści. Wykaz ważniejszych skrótów Wprowadzenie Rdzeń Cortex-M Rodzina mikrokontrolerów XMC

Architektura i administracja systemów operacyjnych

Politechnika Białostocka Wydział Elektryczny Katedra Automatyki i Elektroniki

Magistrala. Magistrala (ang. Bus) służy do przekazywania danych, adresów czy instrukcji sterujących w różne miejsca systemu komputerowego.

Budowa i zasada działania komputera. dr Artur Bartoszewski

Opisy efektów kształcenia dla modułu

Wstęp Architektura... 13

Kierunek: Mikroelektronika w technice i medycynie Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne.

Układy FPGA. Programowalne Układy Cyfrowe dr inż. Paweł Russek

2. PRZERZUTNIKI I REJESTRY

AiR_UCiM_3/5 Układy Cyfrowe i Mikroprocesorowe Digital Circuits and Microprocessors

Architektura komputera

Technika mikroprocesorowa

Plan wykładu. 1. Sieć komputerowa 2. Rodzaje sieci 3. Topologie sieci 4. Karta sieciowa 5. Protokoły używane w sieciach LAN 6.

Podsystem graficzny. W skład podsystemu graficznego wchodzą: karta graficzna monitor

WPROWADZENIE Mikrosterownik mikrokontrolery

Układy zegarowe w systemie mikroprocesorowym

Szczegółowy Opis Przedmiotu Zamówienia: Zestaw do badania cyfrowych układów logicznych

Architektura Systemów Komputerowych. Transmisja szeregowa danych Standardy magistral szeregowych

Procesory Sygnałowe Digital Signal Processors. Elektrotechnika II Stopień Ogólnoakademicki

Budowa komputera. Magistrala. Procesor Pamięć Układy I/O

Router Fermio XL Karta katalogowa

SYSTEMY POMIAROWO-DIAGNOSTYCZNE

Architektura Systemów Komputerowych. Bezpośredni dostęp do pamięci Realizacja zależności czasowych

Transkrypt:

Systemy na Chipie Robert Czerwiński

Cel kursu Celem kursu jest zapoznanie słuchaczy ze współczesnymi metodami projektowania cyfrowych układów specjalizowanych, ze szczególnym uwzględnieniem układów logiki programowalnej FPGA, narzędzi wspomagania projektowania oraz języków opisu sprzętu. Drugi "filar" przedmiotu obejmuje podstawy obsługi i programowania systemów mikroprocesorowych.

Organizacja kursu Wykład: 30h Laboratorium 15h/grupę 3 spotkania po 5h Termin indywidualne dostosowane do potrzeb uczestników Podział na dwie grupy: System na Chipie firmy Xilinx: ZYNQ-7000 Zaprojektowanie własnego mikroprocesora

Program szczegółowy Od mikroprocesora do systemu na chipie definicje i pojęcia Mikroprocesor (omówienie na przykładzie problemu): Bloki funkcjonalne mikroprocesora Cykle pracy System przerwań i układy peryferyjne Układy sprzętowego wspomagania przetwarzania danych (na podstawie układów FPGA) Architektura, podstawowe elementy struktury Struktury specjalne w układach FPGA Systemy na chipie Bloki funkcjonalne Komunikacja i magistrale Kosynteza sprzętowo-programowa Proces projektowania złożonych układów cyfrowych w języku opisu sprzętu Verilog

Oczekiwania wobec współczesnych systemów WYSOKA INTEGRACJA SKALOWALNOŚĆ ELASTYCZNOŚĆ NISKI KOSZT NISKA MOC

Przykładowe problemy Telefon system aplikacje wyświetlanie obsługa interfejsów komunikacja (gsm, bluetooth, etc.) etc. Samochód (asystent kierowcy) obsługa czujników analiza obrazu decyzje i komunikacja z kierowcą etc.

Mikroprocesor Mikroprocesor to automat sekwencyjny (najczęściej synchroniczny) działający wg programu

Mikrokontroler PAMIĘĆ PROGRAMU PAMIĘĆ DANYCH UKŁADY CZASOWO- LICZNIKOWE KONTROLER PRZERWAŃ MIKROPROCESOR WE URZĄDZENIA CYFROWE A/C C/A WY URZĄDZENIA CYFROWE WE URZĄDZENIA ANALOGOWE WY URZĄDZENIA ANALOGOWE

System na Chipie (SoC; ang. System-on-a-Chip) definicja?

SoC definicja i kontrowersje SYSTEM*: układ elementów mający określoną strukturę i stanowiący logicznie uporządkowaną całość CHIP*: miniaturowy układ scalony SoC (literalnie): układ elementów mający określoną strukturę i stanowiący logicznie uporządkowaną całość wykonany w postaci miniaturowego układu scalonego *Słownik języka polskiego, PWN

SoC Definicja literalna a rzeczywistość, czyli teoria chaosu SoC IP Core System Program To czym różni się SoC od mikrokontolera?

SoC Z czego może składać się SoC: mikroprocesor, mikrokontroler, rdzeń DSP (układy SoC mogą zawierać kilka jednostek; MPSoC ang. Multiprocessor System-on-Chip) bloki pamięci: RAM ROM EEPROM lub FLASH układy zarządzania systemem zegarowym, pętle PLL peryferyjne układy czasowo-licznikowe kontrolery transmisji szeregowej lub równoległej UART SPI USB Ethernet FireWire przetworniki analogowo-cyfrowe lub cyfrowo-analogowe moduły zarządzania zasilaniem

SoC Magistrale obecnie najczęściej oparte na specyfikacji AMBA (magistrala systemowa ARMa; między innymi umożliwia transmisję DMA pomiędzy pamięcią i interfejsami bez udziału procesora) GPU (ang. Graphic Processing Unit) moduły graficzne Mostki (northbridge, southbrige) Moduły radiowe: etc. GSM (LTE) Wi-Fi GPS Bluetooth

IP Core (ang. intellectual property core) Moduły wielokrotnego użytku w postaci tzw. wartości intelektualnej Mogą stanowić samodzielne rozwiązanie, ale najczęściej służą do budowy większych systemów (w postaci ASIC, ASSP czy FPGA), w tym systemów na chipie SoC Dwa podstawowe typy: tzw. soft core tzw. hard core

IP Core soft core Model modułu opisany najczęściej na poziomie RTL w języku opisu sprzętu (Verilog lub VHDL) Model taki podlega syntezie u producenta krzemu Może być modyfikowany przez producenta (bez gwarancji ze strony dostawcy IP core a) Drugą część stanowią modele opisane na poziomie tzw. netlisty Opisują model pod kątem określonej technologii lub na trochę bardziej ogólnym poziomie (tzw. generic gates) Model ten chroni własność dostawcy uniemożliwiając (lub mocno ograniczając) możliwości tzw. reverse engineeringu.

IP Core hard core Model opisany na poziomie niskopoziomowej reprezentacji technologicznej Oferują przewidywalną jakość (szybkość, powierzchnia chipu) Oferują też możliwość opisania modułów analogowych i mieszanych analogowo-cyfrowych Muszą być dobrze opisane wymagają dobrej znajomości technologii Producenci układów nie mogą zmienić funkcjonalności, ale nawet nie bardzo mogą łatwo przerobić modelu na inną technologię

System wbudowany (ang. embedded system) Tu też chaos definicyjny pojęcie szersze od SoC Układy SoC są używane w obszarze embedded systems System wbudowany jest systemem komputerowym specjalnego przeznaczenia System wbudowany jest integralną częścią obsługiwanego przez niego sprzętu komputerowego Ma ograniczone zadania do wykonania, wynikające z roli, którą pełni w urządzeniu (nie jest to system ogólnego przeznaczenia) może zawierać oprogramowanie dedykowane jedynie temu urządzeniu (firmware) system operacyjny wraz ze specjalizowanym oprogramowaniem

SoC możliwości ASIC (ang. application specific integrated circuit) lub ASSP (ang. application specific standard product) PSoC (ang. Programmable SoC), AP SoC (ang. All Programmable PSoC; pojęcie Xilinx a), FPGA Soft mikroprocesor Hard mikroprocesor Dla uczestników kursu oznacza to zastosowanie układu FPGA ze sprzętowym mikroprocesorem Xilinx ZYNQ: ARM Cortex-A9 (dwa rdzenie) W układzie FPGA Xilinx Artix-7/Kintex-7 FPGA z mikroprocesorem typu soft Wg własnego projektu IP Core: otwarty (np. Xilinx PicoBlaze), licencjonowany (np. Xilinx MicroBlaze; ARM Cortex-M1)

Problem Do szczegółowego omówienia zagadnień związanych z programem kursu posłuży problem mnożenia macierzy!