Nagyteljesítményű mikrokontrollerek és interfészek (VIAUMA07)

Tárgy hivatalos adatlapja: http://www.vik.bme.hu/kepzes/targyak/VIAUMA07

A tantárgy célkitűzése

A tantárgy széleskörű ismereteket nyújt a számítógépes rendszerek és a nagyteljesítményű mikrokontrollerek architektúráiról, ill. építőelemeiről. A hagyományos architektúrák elemzését követően bemutatja a széles körben elterjedt speciális architektúrákat (ARM, DSP, hálózati- és grafikus vezérlők, GPGPU), s összeveti ezeket a szoft- és hardprocesszoros SoC eszközökkel. A tárgy hallgatói megismerkednek a teljesítményt, biztonságot és megbízhatóságot növelő, s a fogyasztást csökkentő módszerekkel. Részletesen foglalkoznak az irányítórendszer részeit összekapcsoló modern buszrendszerek mechanikai-, elektromos- és logikai jellemzőivel, a rendszer- és részrendszer szintű megbízhatósági kérdésekkel, s a komplex rendszereken belül a tantárgytárgy kitér a WEB, mobil, stb. alapú irányítás és diagnosztika lehetőségeire is.

A tárgy tematikája 

Modern processzor- és számítógép architektúrák (2 hét)
Utasításkészlet-, mikro- és számítógép architektúra. Általános jellemzők, a jó architektúra jellemzői, a fejlesztés motivációi, hierarchikus szintek, virtuális gépek. A koncepcionális szakadék csökkentése, magasszintű nyelvek és HW támogatásuk. Számítógép és processzor generációk. A teljesítőképesség növelése: Közönséges-, csővezetékes-,  szupercsővezetékes-, szuperskalár csővezetékes és VLIW szervezésű processzorok. A párhuzamos processzorok teljesítőképessége. A skalár és szuperskalár processzorok hatékonysága. Az aritmetikai- és az utasítás csővezeték. Adat- és vezérlési függőségek, elágazásjövendölés. Fejlett funkciók (többszálúság, többmagos architektúra, virtualizáció, fejlett configuráció és teljesítmény menedzsment, megbízható végrehajtási környezet, távoli kliens diagnózis és hibajavítás, fejlett vektorkiegészítés, stb.)

Speciális célú processzorok (2 hét)
ARM-, jel-, hálózati-, grafikus-, média és  cellaprocesszorok, ill. általános célra használt grafikus processzor egységek (GPGPU). Az ARM mikro- és utasításkészlet architektúra sajátosságai, arcitektúra-specifikus profilok, CPU üzemmódok, társprocesszorok, ISA és mikroarchitektúrális változatok (DSP és SIMD bővítés, Jazelle, Thumb, Thumb-2, VFP, NEON, TrustZone, virtualizáció támogatás). A jelfeldolgozási feladatok jellemzői, az illeszkedő ISA és mikroarchitektúrák. A hálózati processzorok feladatai, az RTC és a csővezetékes modell. A grafikus megjelenítés felbontóképesség/színmélység, sebesség és funkcionalitás jellemzői. A 2D és 3D grafika támogatása, a grafikus csővezeték. A médiaprocesszorok általános jellemzői, a Texas TMS320DM6467 digitális médiaprocesszora. A cella processzorok mikroarchitektúrája, programozási modellek és alkalmazási területek. GPGPU programozási elvek, GPU módszerek (leképzés, redukció, szétosztás, összegyűjtés, keresés, stb.) és alkalmazások.

Többprocesszoros rendszerek (1 hét)
Osztályozás és tipikus képviselőik. Vezérlésáramlásos-, adatáramlásos-, igény- és mintavezérelt rendszerek. Kommunikációs hálózatok. Gyorsítótár koherencia, SW és HW megoldások, könyvtár alapú és szimatoló protokollok, a MESI protokoll. Vektorszámítógép ISA és mikroarchitektúrák. Szisztolikus tömbprocesszorok.

Interfészek és buszok (3 hét)
Osztályozás, mechanikai-, elektromos- és logikai jellemzők. Tranzakciók, arbitráció, adatátvitel és címzés. Szinkron-, szemiszinkron- és aszinkron buszok. Aszimmetrikus és szimmetrikus jelátviteli rendszerek és áramköri megoldások, reflexiók, metastabilitás, élő behelyezés. Széles körben használt buszrendszerek: a PCI, PCIe, SATA,USB és Thunderbolt buszok mechanikai-, elektromos- és logikai jellemzői.

RTL alapú szintézis (1 hét)
A Verilog áttekintése. Szintetizálható és nem szintetizálható RTL. RTL és SW összehasonlítás. Közönséges kézfogásos és LocalLink protokollt (Xilinx) megvalósító adó és vevő Verilog leírása. Kombinált (fix és körforgó prioritású) arbiter klasszikus és Verilog alapú tervezése. Grafikus display vezérlő Verilog alapú tervezése USB-FPGA-RAM HW bázison.

Programozható logikai eszközök (1 hét)
A Xilinx, Altera és Cypress legmodernebb programozható eszközeinek bemutatása.

Csipen integrált rendszerek (2 hét)
Csoportosítás: programozható/nem programozható eszközök, szoft- és hard magos processzort tartalmazó eszközök. A fejlesztés módszerei és eszközei, paraméterezhető és fix IP elemek. A csipen integrált rendszerek (SoC) komponensei, blokkvázlat/logikai kapcsolási rajz/Verilog leírás: kapcsolók, LED-ek, programozott IO, I/O blokkok, közös I/O hálózatok, csipen belüli RAM, számláló/időzítő blokkok, megszakításkezelés, arbiter, több-kezdeményezős buszok, DMA vezérlő, egyszerű mikroprocesszor, kanonikus D8/A16 mikroszámítógép, alapvető mikrovezérlő, szabványos SoC buszok.

WEB, mobil, stb. alapú irányítás és diagnosztika (1 hét)
WEB-es és mobilos kapcsolódási lehetőségek és megoldások. Távvezérelt irányítás és diagnosztika.

 

Hírek   A tárgy híreinek olvasása RSS-en keresztül

Nincsenek aktuális hírek a tárgyhoz. Ha a később megjelenő hírekről azonnal értesülni szeretne, iratkozzon fel az RSS csatornánkra.

Régebbi hírek »

Jegyzetek

A tárgyhoz nincs feltöltve jegyzet.