Макет рабочей программы - Высшая школа экономики

Правительство Российской Федерации
Московский институт электроники и математики
Научно-исследовательского университета
"Высшая школа экономики"
Факультет Информационных технологий и вычислительной техники
Кафедра Вычислительные системы и сети
Программа дисциплины
«Язык VHDL»
для направления 230100.01 «Информатика и вычислительная техника»
подготовки специалиста
Автор программы
доцент, к.т.н. В.В.Ерохин
verokhin@hse.ru
Одобрена на заседании кафедры вычислительных систем и сетей
«___»____________ 2012 г
Зав. кафедрой А.В. Вишнеков
Москва
1. Цели и задачи дисциплины
Цель преподавания дисциплины – освоение студентами методики решения задач
проектирования цифровой аппаратуры на компьютере с использованием языков
проектирования аппаратуры - HDL. В качестве базового языка HDL в курсе используется
язык VHDL.
Задачи преподавания дисциплины:
 ознакомление с современным маршрутом проектирования цифровых схем;
 изучение языка проектирования аппаратуры VHDL;
 изучение типовых подходов к проектированию цифровых схем;
Дисциплина связана с предшествующей ей дисциплиной "Прикладная теория
цифровых автоматов". Предполагается наличие у студентов представлений об основных
цифровых устройствах.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
После изучения курса студент должен
1. Знать и уметь использовать
 Маршрут проектирования цифровых интегральных схем;
 методы проектирования цифровых устройств;
2. Иметь опыт
 разработки, отладки, тестирования, верификации цифровых устройств (объем – до
1000 строк);
 работы в средах проектирования цифровых устройств;
3. Объем дисциплины и виды учебной деятельности
Вид учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия:
Лекции (Л)
Практические занятия (ПЗ)
Семинары
Лабораторные работы (ЛР)
Курсовой проект (КП) или работа (КР)
Самостоятельная работа:
Расчетно-графические работы
Реферат
Дом. задания (ДЗ) и др.
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)
2
Семестры
Всего
часов
1
34
34
34
34
–
68
–
68
–
–
зачет
2
4. Содержание дисциплины
4.1. Содержание разделов дисциплины
1. Методы разработки цифровой аппаратуры –
2 час.
 Традиционный подход, его недостатки
 Подход на основе языков проектирования аппаратуры
 Языки проектирования аппаратуры – VHDL, Verilog, System С и другие
2. Маршрут проектирования цифровых устройств
–
6 час.
 Основные термины и определения: CФ – блок, поведенческие и синтезабельные
модели, модель уровня регистровых передач и пр.
 Современные средства проектирования: системы моделирования, верификации и
синтеза
 Основные принципы дискретного моделирования
 Маршрут проектирования цифровых схем: разработка модели уровня регистровых
передач, отладка и верификация модели, синтез, моделирование устройства на
ПЛИС
3. Введение в язык описания аппаратуры
–
12 час.
 Структура описания устройства. Описание цифровой компоненты, поведения,
конфигурации.
 Базовые типы данных. Стандартные типы данных (целый, вещественный,
символьный, логический). Средства языка для объявление типов.
 Базовые операторы. Операторы присваивания. Процессы.
 Кодирование управляющих структур.
 Примеры
4. Принципы верификации цифровых устройств.
–
2 час.
 Понятие тестбенча
 Построение тестбенча, подача тестовых воздействий на устройство
 Примеры
5. Описание базовых устройств –
6 час.
 Регистры;
 Счетчики – асинхронный и синхронный;
 Мультиплексоры и демультиплексоры;
 Конечные автоматы – автоматы Мили и Мура
6. Дополнительные средства языка VHDL
 Процедуры и функции
 Файлы
 Перечислимые типы данных
 Структуры и записи
–
4 час.
7. Заключение
–
2 час.
 Поставщики САПР
 Основные характеристики САПР интегральных схем Synopsys, Cadence, Mentor
Graphics и др.
 Перспективы развития языков проектирования аппаратуры
3
4.3. Понедельный план проведения занятий лекционных и практических
(1-й семестр)
Неделя
Разделы и темы дисциплины
1
2
3
Методы разработки цифровой аппаратуры
Маршрут проектирования цифровых устройств
Маршрут проектирования цифровых устройств
(продолжение)
Маршрут проектирования цифровых устройств
(продолжение)
Введение в язык описания аппаратуры
Введение в язык описания аппаратуры (продолжение)
Введение в язык описания аппаратуры (продолжение)
Введение в язык описания аппаратуры (продолжение)
Введение в язык описания аппаратуры (продолжение)
Введение в язык описания аппаратуры (продолжение)
Принципы верификации цифровых устройств
Описание базовых устройств (продолжение)
Описание базовых устройств (продолжение)
Описание базовых устройств (продолжение)
Дополнительные средства языка VHDL
Дополнительные средства языка VHDL (продолжение)
Заключение
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Лекции
(час.)
2
ПЗ
(час.)
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
5. Лабораторный практикум
№
№ раздела
Наименование лабораторных работ
п/п дисциплины
1
2
Знакомство со средой моделирования Active HDL.
2
2
Знакомство со средой моделирования Active HDL.
3
3, 4
Разработка простого устройств.
4
4
Разработка тестбенча.
5
5
Разработка и отладка регистров, работающих по фронту и уровню
6
5
Разработка и отладка счетчика
7
5
Разработка и отладка мультиплексора и демультиплексора
8
5
Разработка и отладка автомата Мили
9
5
Разработка и отладки автомата Мура
10
6
Использование процедур и функций
11
6
Использование процедур и функций (продолжение)
12
6
Использование перечислимых типов данных
13
6
Проектирование сложных устройств
14
6
Проектирование сложных устройств (продолжение)
15
6
Проектирование сложных устройств (продолжение)
16
6
Проектирование сложных устройств (продолжение)
17
6
Зачетное занятие
4
6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
6.1. Рекомендуемая литература
а) Основная литература
1. Бибило П.Н. Основы языка VHDL- М.: “СОЛОН-Пресс”, 2002
2. Бибило П.Н. Системы высокоуровневого проектирования СБИС на основе языка VHDL
- М.: “СОЛОН-Пресс”, 2004
2. Поляков А. К. Языки VHDL и VERILOG в проектировании цифровой аппаратуры - М.:
Солон-Пресс 2003г., 313 стр. ISBN: 5-98003-016-6
б) Дополнительная литература
6.2. Средства обеспечения дисциплины
 Система моделирования Active HDL с встроенным on-line справочником
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Специализированный сетевой компьютерный класс на базе IBM-совместимых
персональных компьютеров
8. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
5
Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным
стандартом высшего профессионального образования, специальность – 23.01.01.65
«Вычислительные машины, комплексы, системы и сети».
Программу составил(и)
к.т.н, доцент
В.В. Ерохин
Настоящая рабочая программа рассмотрена на заседании (методическом
семинаре) кафедры «
»
200 г. протокол №
и рекомендована к
применению в учебном процессе.
Зав. кафедрой «Вычислительная техника»
докт. техн. наук профессор
«
»
С.А. Митрофанов
200 г.
Срок действия программы продлен на:
200 /200 уч.год
200 /200 уч.год
200 /200 уч.год
200 /200 уч.год
С.А. Митрофанов
(подпись)
(Ф.И.О. зав. кафедрой)
(подпись)
(Ф.И.О. зав. кафедрой)
(подпись)
(Ф.И.О. зав. кафедрой)
6