Universität Kassel: Moodle-18-21

Diese Veranstaltung richtet sich an StudentInnen der Informatik und Elektrotechnik sowie FB10 (als DT II) ab dem zweiten Semester (bzw. nach der Vorlesung Digitale Logik).

Ziel der Vorlesung ist eine weitergehende Beschäftigung mit dem Entwurf digitaler Schaltungen. Dabei werden zunächst die Inhalte von Digitale Logik vertieft und danach einige weiterführende Methoden zur Planung und Analyse komplexerer Schaltungen betrachtet. StudentInnen sollen in die Lage versetzt werden, komplexe digitale Schaltungen zu planen, zu optimieren und zu analysieren.

Die Vorlesung beschäftig sich dazu u. a. mit dem Zeitverhalten von Schaltnetzen und Schaltwerken, Synchronisation, Pipelinestrukturen, Optimierung von Zustandsautomaten und mit Register-Transfer-Beschreibungen.

Lerninhalte:

Syntax und Semantik von VHDL, verschiedene Modellierungsmöglichkeiten, Beschreibung von Standardfunktionalitäten (Schaltnetze, Zustandsautomaten, Datenpfadfunktionalität), Synthese von konkreten Schaltungen mit kommerzieller CAD-Software.

Die/der Lernende kann

- Grundelemente der Beschreibungssprache VHDL benennen,

- die Funktionsweise der Sprachelemente erläutern,

- in VHDL beschriebene Schaltungen interpretieren,

- Beschreibungen von Standardschaltungen in VHDL entwerfen,

- mit Synthesesoftware Entwürfe implementieren.

Achtung! Der Inhalt ist Thematisch identisch mit der Veranstaltung "Ausgewählte Kapitel der Rechnerarchitektur" (Nr. FB16-6804) bei Prof. Börcsök. Daher kann die Veranstaltung nicht angerechnet werden, wenn die Veranstaltung "Ausgewählte Kapitel der Rechnerarchitektur" bereits absolviert wurde.

- Volnei, A. Pedroni: Circuit Design and Simulation with VHDL; Mit Press, Second Edition, 2010

- Peter Ashenden: The Designer's Guide to VHDL, Morgan Kaufmann; 3. Auflage, 2006

- Paul Molitor, Jörg Ritter: VHDL: Eine Einführung, Pearson Studium, 2004

- Jürgen Reichardt, Bernd Schwarz: VHDL-Synthese: Entwurf digitaler Schaltungen und Systeme,

Oldenbourg, 5. Auflage, 2009

- Frank Kesel, Ruben Bartholomä: Entwurf von digitalen Schaltungen und Systemen mit HDLs und

FPGAs: Einführung mit VHDL und SystemC, Oldenbourg; 2. Auflage, 2009

Weitere Literatur wird in der Vorlesung bzw. auf der Homepage des Fachgebiets bekannt gegeben.

The lecture is mainly aimed at Master students (Electrical Engineering, Computer Science and FUSE).

The aim of the lecture is to gain a profound understanding of the functionality and the internal structure of reconfigurable or user-programmable circuits (especially FPGAs) as well as the basics of the software tools used for their programming. The knowledge conveyed should enable the participants to,

• evaluate different architectural models,
  
• understand the internal structure of FPGAs,
  
• understand different reconfiguration mechanisms,
  
• assess the possible uses of reconfigurable hardware in concrete individual cases.
  

In addition, the foundations are laid for the integration of reconfigurable architectural elements and reconfiguration concepts into chip and circuit design projects, as they are now required in many companies.

Die Vorlesung richtet sich hauptsächlich an Master-StudentInnen (Elektrotechnik, Informatik und FUSE).

Ziel der Vorlesung ist ein tiefgehendes Verständnis für die Funktionsweise und den inneren Aufbau von rekonfigurierbaren bzw. Anwender-programmierbaren Schaltungen (bes. FPGAs) sowie die Grundlagen der zu ihrer Programmierung verwendeten Software-Tools. Das vermittelte Wissen soll die Teilnehmer in die Lage versetzen,

• unterschiedliche Architekturmodelle zu bewerten,
• den inneren Aufbau von FPGAs zu verstehen,
• unterschiedliche Rekonfigurationsmechanismen zu verstehen,
• die Einsatzmöglichkeiten von rekonfigurierbarer Hardware in konkreten Einzelfällen einzuschätzen.

Darüber hinaus werden die Grundlagen gelegt, selbst rekonfigurierbare Architekturelemente und Rekonfigurationskonzepte in Chip- und Schaltungsentwurfsprojekten einzubringen, wie sie in vielen Firmen inzwischen benötigt werden.