Plan docente. Laboratorio de Diseño Digital (16311/17186)

Transcripción

1 Plan docente Asignatura: Laboratorio de Diseño Digital (16311/17186) Profesores: Andoni Arruti Illarramendi Carlos Amuchástegui Uriarte Izaskun Etxeberria Uztarroz Amaya Ibarra Lasa 1

2 INDICE 1/ DATOS MATERIA. 2/ DATOS DOCENTE. 3/ COMPETENCIAS. 4/ TEMARIO. 5/ METODOLOGIA. 6/ EVALUACIÓN. 7/ BIBLIOGRAFIA. 2

3 1/ DATOS MATERIA: CENTRO: Facultad de Informática TITULACIÓN : Ingeniería Informática e Ingeniería Técnica en Informática de Sistemas NOMBRE: Laboratorio de Diseño Digital CÓDIGOS: y CURSO: Optativa de ciclo indiferente Nº DE CREDITOS de la actual titulación: 7 5 Nº DE CREDITOS para adaptarse a las normas ECTS: 7 IDIOMA EN EL QUE SE IMPARTE: castellano y euskara AÑO ACADÉMICO: 2007/2008 3

4 2/ DATOS DOCENTE: NOMBRE y APELLIDOS: Andoni Arruti Illarramendi CENTRO EN LA QUE SE IMPARTE LA MATERIA: Facultad de Informática DEPARTAMENTO: Arquitectura y Tecnología de Computadores TELEFONO: andoni.arruti@ehu.es PÁGINA WEB: NOMBRE y APELLIDOS: Carlos Amuchastegui Uriarte CENTRO EN LA QUE SE IMPARTE LA MATERIA: Facultad de Informática DEPARTAMENTO: Arquitectura y Tecnología de Computadores TELEFONO: carlos.amuchastegui@ehu.es PÁGINA WEB: NOMBRE y APELLIDOS: Izaskun Etxeberria Uztarroz CENTRO EN LA QUE SE IMPARTE LA MATERIA: Facultad de Informática DEPARTAMENTO: Arquitectura y Tecnología de Computadores TELEFONO: izaskun.etxeberria@ehu.es PÁGINA WEB: NOMBRE y APELLIDOS: Amaya Ibarra Lasa CENTRO EN LA QUE SE IMPARTE LA MATERIA: Facultad de Informática DEPARTAMENTO: Arquitectura y Tecnología de Computadores TELEFONO: a.ibarra@ehu.es PÁGINA WEB: 4

5 3/ COMPETENCIAS: 3-1/ Competencias del perfil de la titulación Capacidad para entender y evaluar especificaciones internas y externas 1.2. Métodos y Herramientas para el diseño y desarrollo de sistemas basados en computadores 1.3.Documentación técnica (competencias del libro blanco de informática, ap , pág. 183) 3-2/ Competencias transversales de la titulación Capacidad para resolver problemas 2.2. Trabajo en equipo 2.3. Capacidad de análisis y de síntesis 2.4. Comunicación oral y escrita 2.5. Capacidad para tomar decisiones (competencias del libro blanco de informática, ap. 9.5, pág. 175) 3-3 /Competencias a desarrollar en la materia Utilizar una metodología estructurada en el diseño de sistemas digitales Analizar distintas opciones hardware para construir la unidad de control (UC) de un sistema digital Diseñar sistemas digitales de complejidad media y con diferentes propósitos Identificar las fases del proceso de diseño de sistemas digitales y analizar las herramientas más utilizadas Describir un sistema digital mediante el lenguaje VHDL Editar un diseño mediante herramientas CAD Simular un diseño mediante herramientas CAD. 3.8 Implementar y verificar un diseño en un dispositivo programable (PLD). 5

6 4.- TEMARIO PROGRAMA: El programa de esta asignatura consta de tres partes claramente diferenciadas. El primer apartado corresponde a los temas que se desarrollarán en clase (temas 0, 1, 2 y 3). El segundo apartado corresponde a las prácticas guiadas que se realizarán en el laboratorio. El último apartado corresponde a la realización de un proyecto que se elaborará en distintas fases y en el que se aplicarán de manera práctica los conocimientos desarrollados en los apartados anteriores. Este trabajo se realizará en grupos de 2 alumnos. TEMA 0: INTRODUCCIÓN 0.1 Fases del diseño de un sistema digital. 0.2 Evolución histórica y alternativas de implementación. TEMA 1: METODOLOGÍA DE DISEÑO DE SISTEMAS DIGITALES. 1.1 Introducción 1.2 Metodología de diseño: Unidad de Control y Unidad de proceso. 1.3 Diseño de la Unidad de Control: Máquinas de Estado Finitas Máquinas de estado algorítmicas: Notación ASM Métodos de implementación cableada Métodos de implementación microprogramda. 1.4 Consideraciones sobre el diseño. Sincronización de señales Carreras de estado y de salida Bucles, cargas de registro, lecturas en memoria, Ejemplos y ejercicios propuestos. TEMA 2: EJEMPLOS DE DISEÑO. 2.1 Uso de elementos básicos como pulsadores, diseño de un reloj, sincronización de señales. 2.2 Circuitos aritméticos elementales. 2.3 Sistemas de registros. 2.4 Sistemas con memoria: SRAM, DRAM y ROM. 2.5 Ejercicios propuestos TEMA 3: INTRODUCCIÓN AL LENGUAJE VHDL 3.1 Fundamentos del lenguaje. 3.2 Declaraciones básicas. 3.3 Sentencias concurrentes y secuenciales. 3.4 Paquetes y bibliotecas. 3.5 Síntesis. 3.6 Ejercicios propuestos. 6

7 PRÁCTICAS DE LABORATORIO PRACTICA 1: DESCRIPCIÓN DE SISTEMAS DIGITALES MEDIANTE ESQUEMAS P1.1 Edición gráfica de esquemas (uso de la herramienta QUARTUS de Altera). P1.2 Aplicación a un ejemplo sencillo. PRÁCTICA 2:SIMULACIÓN LÓGICA. P2.1 Definición de estímulos. P2.2 Representación gráfica y análisis de resultados. P2.3 Aplicación a un ejemplo sencillo. PRACTICA 3: DESCRIPCIÓN DE SISTEMAS DIGITALES MEDIANTE VHDL (I) P3.1 Uso del lenguaje VHDL para descripción de sistemas digitales. P3.2 Aplicación a un ejemplo sencillo. PRACTICA 4: DESCRIPCIÓN DE SISTEMAS DIGITALES MEDIANTE VHDL (II) P4.1 Uso del lenguaje VHDL para descripción de sistemas digitales. P4.2 Aplicación a un ejemplo sencillo. PRÁCTICA 5: IMPLEMENTACIÓN EN UNA CPLD DE ALTERA. P5.1 Descripción de la placa de prototipado. P5.2 Fases de la implementación de un diseño sencillo en la placa. P5.2.1 Definición de las entradas y salidas externas del sistema diseñado. P5.2.2 Elección de la PLD. P5.2.3 Asignación de pines de entrada/salida, alimentación y tierra. P5.2.4 Programación y verificación del funcionamiento. PROYECTO: DISEÑO DE UNA APLICACIÓN DE COMPLEJIDAD MEDIA 1. Descripción y especificaciones del proyecto a realizar. 2. Las distintas fases del proyecto se documentarán convenientemente para presentar al profesor el trabajo realizado. 3. Fases del desarrollo del proyecto: 3.1. Realización de diseño (Unidad de proceso y Unidad de control) sobre papel Descripción de las unidades del diseño usando editores gráfico y de texto (VHDL) Simulación lógica del diseño propuesto. Modificaciones y correcciones Implementación del diseño mediante una CPLD y una placa de montaje Pruebas y verificaciones finales. 7

8 5.- METODOLOGIA. Nº de créditos actuales: 7,5 ; Nº de créditos para adaptarse a las normas ECTS: 7 Número estimado de alumnos: 40 Te: Tiempo destinado por el estudiante a realizar las tareas, Td: Tiempo destinado por el docente para atender a las tareas que realiza el estudiante (*) Se especifica como suma del tiempo que destina el estudiante de manera individual + tiempo que comparte con el profesor Nº de Compet. específica 3.1, , , ,3.2,3.3, 3.4, ,3.2 Tipo de tarea Te (*) Td Tipo de aula / recursos materiales. Desarrollo de los temas 0 al 3 en clases magistrales. Realización de ejercicios asociados en clase. Realización de ejercicios asociados a los temas 0 al 3 de manera individual. Desarrollo de las prácticas P1 a P5 en sesiones de laboratorio. Realización del Proyecto. Examen escrito parcial. Preparación y realización del mismo ,5 12, Aula estándar Recursos para el alumno Despacho/tutorías Recursos para el alumno Laboratorio básico: PC, tarjeta de prueba, osciloscopio, multímetro,... Despacho/tutorías Laboratorio básico: PC, tarjeta de prueba, osciloscopio, multímetro,... Aula estándar Recursos para el alumno Tipo de grupo Todos los alumnos a la vez en un único grupo. Individual Los alumnos se dividen en dos subgrupos de un nº máximo de 20. En grupos de dos alumnos Todos los alumnos a la vez en un único grupo. Trabajo individual/cooperativo Individual Individual Cooperativo (en grupos de dos alumnos) Cooperativo (en grupos de dos alumnos) Individual 8

9 6/ EVALUACIÓN El examen y el proyecto han de aprobarse con una nota mínima de 5. Nº de competencia específica 3.1, , ,3.2,3.3,3.4 Instrumento de evaluación Corrección del examen escrito Sesiones de laboratorio Correción del Proyecto: - Revisión de la documentación presentada por el grupo. - Entrevista oral - Tutorías con el profesor Criterios de evaluación Se evaluará: - el dominio de la metodología de diseño trabajada - explicación razonada del ejercicio de diseño realizado así como la claridad y eficiencia del mismo - el dominio del lenguaje VHDL Se evaluará: - la asistencia - el ttrabajo a realizar en las sesiones Se evaluará: - corrección del diseño realizado: metodología bien aplicada, cumplimiento de las especificaciones de entrada y salida - preparación y análisis de la simulación realizada - calidad de la documentación: estructuración, explicaciones claras - funcionamiento correcto del sistema final Porcentaje de la nota final 30 % 10 % 60 % 9

10 7/ BIBLIOGRAFÍA. 7-1/ BIBLIOGRAFÍA BÁSICA Libros 1. The art of digital design (2ª Ed), Winkel D., Prosser F., Prentice Hall, VHDL Lenguaje estándar de diseño, Terés L., Torroja Y., McGraw Hill, Rapid prototyping of digital systems, Hamblen J., Furman M., Kluwer Ac. Publ, Sistemas Digitales, Lloris A., Prieto A., McGraw Hill, Documentos electrónicos En la página web de la asignatura: TEORÍA: Transparencias usadas en clase Colección de ejercicios Exámenes de años anteriores LABORATORIO: SW QUARTUS, versión estudiante Guia de uso de QUARTUS Guiones y material de las sesiones PROYECTO: Enunciado Recomendaciones para la realización de las diferentes fases del proyecto 7-2/ BIBLIOGRAFÍA DE PROFUNDIZACIÓN. Libros Documentos electrónicos 1. Digital design: principles and practices, Wakerly J.F., Prentice Hall, Diseño de Sistemas Digitales con VHDL, Pérez S. A., Soto E., Fernández S., Thomson, Dispositivos lógicos programables y sus aplicaciones, Mandado E., Alvarez L.J., Valdés M.D., Thompson, Síntesis de Circuitos Digitales, un enfoque algorítmico, Deschamps J.P., Thompson,

11 7-3 /DIRECCIONES DE INTERNET DE INTERÉS La página de la asignatura: (castellano) (euskera) Material relacionado con algunos de los libros recomendados: ( Rapid prototyping of digital systems, Hamblen) ( Digital design: principles and practices, Wakerly) ( Diseño de Sistemas Digitales con VHDL, Pérez) Material relacionado con el diseño digital en general: Páginas de fabricantes de circuitos y software para diseño. En ellas puede encontrarse información de productos, software de simulación y desarrollo, información sobre cursos, estudios comparativos. Algunas empresas tienen, secciones especiales para universitarios