INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

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1 PROGRAMA SINTÉTICO UNIDAD ACADÉMICA: ESCUELA SUPERIOR DE CÓMPUTO PROGRAMA ACADÉMICO: Ingeniería en Sistemas Computacionales UNIDAD DE APRENDIZAJE: Programación Avanzada de Dispositivos FPGA NIVEL: III PROPÓSITO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE : Implementa circuitos digitales avanzados con base en dispositivos lógicos programables de campo. : I. Arquitecturas de FPGA II. Análisis de aplicaciones FPGA III. Diseño de aplicaciones FPGA IV. Simulación de diseños V. Síntesis y enrutado de diseños VI. Análisis de rendimiento y depuración ORIENTACIÓN DIDÁCTICA: La presente unidad de aprendizaje se abordará a partir de la estrategias aprendizaje colaborativo; el aplicará los métodos deductivo e inductivo con los cuales se llevarán a cabo las actividades de aprendizaje, que orientarán el desarrollo de habilidades de abstracción, análisis y diseño de algoritmos eficientes; utilizando herramientas teóricas y prácticas, tal es el caso de la realización de circuitos, empleando un lenguaje de descripción de hardware (HDL) que evidencien los conceptos de la unidad. Las actividades que se realizarán en clase fomentarán en los estudiantes algunas técnicas, tales como: trabajo colaborativo, participativo, lluvia de ideas, organizadores gráficos, indagación documental, exposición de temas complementarios, discusión dirigida, así como la realización de prácticas de laboratorio. EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: La presente Unidad de Aprendizaje se evaluará a partir del portafolio de evidencias, el cual se conforma de: evaluación formativa, sumativa y rúbricas de autoevaluación, coevaluación y heteroevaluación. Esta unidad de aprendizaje también se puede acreditar mediante: Evaluación de saberes previamente adquiridos, con base en los lineamientos establecidos por la academia. Acreditación en otra UA del IPN u otra institución educativa nacional o internacional y que cubra al menos el 80% de la UA aquí propuesta. BIBLIOGRAFÍA: Cofer, R.C. (2006). Rapid System Prototyping with FPGAs, Accelerating the Design Process. UK: Elsevier- Newnes. ISBN: Deschamps, J. P. (2006). Synthesys of Arithmetic Circuits FPGA, ASIC, and Embedded Systems. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc. ISBN: Ion, G. (2008). Digital Systems Design with FPGAS, UK: Elsevier-Newnes. ISBN-13: Kilts, S. (2007). Advanced FPGA Design Architecture, Implementation, and Optimization. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc. ISBN Pong, P. C. (2008). FPGA Prototyping by VHDL examples. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc. ISBN:

2 UNIDAD ACADÉMICA: ESCUELA SUPERIOR DE CÓMPUTO. PROGRAMA ACADÉMICO: Ingeniería en Sistemas Computacionales. ÁREA DE FORMACIÓN: Profesional. MODALIDAD: Escolarizada. UNIDAD DE APRENDIZAJE: Advanced FPGA Devices Programming. TIPO DE UNIDAD DE APRENDIZAJE: teórico práctica obligatoria VIGENCIA: Agosto 2012 NIVEL: III CRÉDITOS: 7.5 Tepic 4.39 SATCA INTENCIÓN EDUCATIVA Esta unidad de aprendizaje contribuye al perfil de egresado en Ingeniería en Sistemas Computacionales, al desarrollar las habilidades de las unidades de aprendizaje: Diseño de Sistemas Digitales y Arquitectura de Computadoras, empleando el proceso de desarrollo de aplicaciones basadas en dispositivos lógicos programables de campo. Así mismo, se desarrolla el pensamiento estratégico, el pensamiento creativo, el trabajo colaborativo y participativo y la comunicación asertiva. Requiere del dominio de las unidades de aprendizaje: Fundamentos de Diseño Digital, Diseño de Sistemas Digitales y Arquitectura de Computadoras, así como de la habilidad de describir un circuito electrónico empleando un lenguaje de descripción de hardware para programar soluciones sobre un dispositivo lógico programable (FPGA). PROPÓSITO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE: Implementa circuitos digitales avanzados con base en dispositivos lógicos programables de campo. TIEMPOS ASIGNADOS: TEORÍA/SEMANA:3.0 PRÁCTICA/SEMANA:1.5 TEORÍA/SEMESTRE:54 PRÁCTICA/SEMESTRE:27 DE APRENDIZAJE AUTÓNOMO:54 TOTALES/SEMESTRE:81 UNIDAD DE APRENDIZAJE DISEÑADA POR: Academia de Sistemas Digitales. REVISADA POR: Dr. Flavio Arturo Sánchez Garfias Subdirección Académica APROBADA POR: Ing. Apolinar Francisco Cruz Lázaro Presidente del CTCE. AUTORIZADO POR: Comisión de Programas Académicos del Consejo General Consultivo del IPN Ing. Rodrigo de Jesús Serrano Domínguez Secretario Técnico de la Comisión de Programas Académicos

3 UNIDAD DE APRENDIZAJE: Programación Avanzada de Dispositivos FPGA. HOJA: 3 DE 11 N UNIDAD TEMÁTICA: I NOMBRE: Arquitecturas de FPGA Analiza las arquitecturas de dispositivos lógicos programables de campo con base en el tipo de tecnología utilizado. con Los dispositivos lógicos programables Dispositivos GAL, PAL Dispositivos SPLD Dispositivos CPLD Dispositivos FPGA 3B Arquitectura de FPGA Bloques Lógicos Matriz de enrutamiento y señales globales Bloques de entrada y salida Memoria de FPGA Subtotales: 4.0 Encuadre del curso y formación de equipos. La presente unidad se abordará a partir de la estrategia de aprendizaje colaborativo, el aplicará el método de enseñanza inductivo, lo que permitirá la consolidación de las siguientes técnicas de aprendizaje: indagación documental, ficha de trabajo, mapas conceptuales, exposición en equipo de temas complementarios. Evidencia de aprendizaje escrita 1 60%

4 UNIDAD DE APRENDIZAJE: Programación Avanzada de Dispositivos FPGA. HOJA: 4 DE 11 N UNIDAD TEMÁTICA: II NOMBRE: Análisis de aplicaciones FPGA. Caracteriza las etapas involucradas en una aplicación con base en dispositivos lógicos programables de campo. con Volúmenes de trabajo Latencia Temporización Áreas de síntesis Optimización de Áreas Potencia Optimización de potencia 4B Subtotales: La presente unidad se abordará a partir de la estrategia de aprendizaje colaborativo, el aplicará el método de enseñanza deductivo, lo que permitirá la consolidación de las siguientes técnicas de aprendizaje: ficha de trabajo, indagación documental, discusión dirigida, mapas conceptuales, resolución de problemas, exposición en equipo de temas complementarios y realización de prácticas. Problemario Reportes de práctica Implementación del proyecto Evidencia de aprendizaje escrita 20% 30%

5 UNIDAD DE APRENDIZAJE: Programación Avanzada de Dispositivos FPGA. HOJA: 5 DE 11 N UNIDAD TEMÁTICA: III NOMBRE: Diseño de aplicaciones FPGA. Diseña aplicaciones de hardware con base en dispositivos lógicos programables de campo. con Diseño jerárquico Diseño a nivel comportamiento Diseño a nivel flujo de datos Diseño a nivel de compuerta 6B Subtotales: La presente unidad se abordará a partir de la estrategia de aprendizaje colaborativo, el aplicará el método de enseñanza deductivo, lo que permitirá la consolidación de las siguientes técnicas de aprendizaje: ficha de trabajo, indagación documental, discusión dirigida, mapas conceptuales, resolución de problemas, exposición en equipo de temas complementarios y realización de prácticas. Problemario Reportes de práctica Implementación del proyecto Evidencia de aprendizaje escrita 20% 30%

6 UNIDAD DE APRENDIZAJE: Programación Avanzada de Dispositivos FPGA. HOJA: 6 DE 11 N UNIDAD TEMÁTICA: IV NOMBRE: Simulación de diseños. Simula el funcionamiento de aplicaciones con base en dispositivos lógicos programables de campo. con Simulación de comportamiento Simulación funcional Simulación de tiempos Simulación a nivel de circuito impreso 4B Subtotales: La presente unidad se abordará a partir de la estrategia de aprendizaje colaborativo, el aplicará el método de enseñanza deductivo, lo que permitirá la consolidación de las siguientes técnicas de aprendizaje: lluvia de ideas, ficha de trabajo, indagación documental, discusión dirigida, mapas conceptuales, resolución de problemas, exposición en equipo de temas complementarios y realización de prácticas. Problemario Reportes de práctica Implementación del proyecto Evidencia de aprendizaje escrita 20% 30%

7 UNIDAD DE APRENDIZAJE: Programación Avanzada de Dispositivos FPGA. HOJA: 7 DE 11 N UNIDAD TEMÁTICA: V NOMBRE: Síntesis y enrutado de diseños. Diseña aplicaciones de hardware con base en la optimización de los procesos y variables que intervienen en las etapas de síntesis y enrutamiento. con Síntesis y optimización de diseños Síntesis Lógica Síntesis Física Partición de diseños con planos Optimización de planos Generación de restricciones Reducción de retardos en enrutamiento 3.0 1B,2B Subtotales: La presente unidad se abordará a partir de la estrategia de aprendizaje colaborativo, el aplicará el método de enseñanza deductivo, lo que permitirá la consolidación de las siguientes técnicas de aprendizaje: lluvia de ideas, ficha de trabajo, indagación documental, discusión dirigida, mapas conceptuales, resolución de problemas, exposición en equipo de temas complementarios y realización de prácticas. Problemario Reportes de práctica Implementación del proyecto Evidencia de aprendizaje escrita 20% 30%

8 UNIDAD DE APRENDIZAJE: Programación Avanzada de Dispositivos FPGA. HOJA: 8 DE 11 N UNIDAD TEMÁTICA: VI NOMBRE: Análisis de rendimiento y depuración. Evalua el correcto funcionamiento de aplicaciones de hardware con base en pruebas de campo. con Pruebas de Software Pruebas de hardware Protocolos de prueba y configuración Pruebas a nivel de tarjeta 3.0 3B,4B Subtotales: 5.0 La presente unidad se abordará a partir de la estrategia de aprendizaje colaborativo, el aplicará el método de enseñanza deductivo, lo que permitirá la consolidación de las siguientes técnicas de aprendizaje: ficha de trabajo, indagación documental, discusión dirigida, mapas conceptuales, resolución de problemas, exposición en equipo de temas complementarios y realización de prácticas. Problemario Reportes de práctica Implementación del proyecto Evidencia de aprendizaje escrita 20% 30%

9 UNIDAD DE APRENDIZAJE: Programación Avanzada de Dispositivos FPGA. HOJA: 9 DE 11 RELACIÓN DE PRÁCTICAS PRÁCTICA 1 2 NOMBRE DE LA PRÁCTICA Ejemplos de diseños básicos Unidad de punto flotante UNIDADES TEMÁTICAS II III DURACIÓN LUGAR DE REALIZACIÓN Laboratorios de Electrónica Digital de la ESCOM-IPN. 3 Unidad transmisora receptora asíncrona IV Interface PS2-Teclado V Interface PS2- Ratón VI 4.0 TOTAL DE 27.0 EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: Las prácticas aportan el 20% de la calificación de las unidades temática II, III, IV y V. Las prácticas se consideran requisito indispensable para acreditar esta unidad de aprendizaje.

10 UNIDAD DE APRENDIZAJE: Programación Avanzada de Dispositivos FPGA. HOJA: 10 DE 11 PERÍODO UNIDAD PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 1 I y II Evaluación continua 70% Evidencia de aprendizaje 30% 2 3 III y IV V y VI Evaluación continua 70% Evidencia de aprendizaje 30% Evaluación continua 70% Evidencia de aprendizaje 30% La Unidad I aporta el de la calificación final. La Unidad II aporta el 18% de la calificación final. La Unidad III aporta el 18% de la calificación final. La Unidad IV aporta el 22% de la calificación final. La Unidad V aporta el 27% de la calificación final. La Unidad V aporta el de la calificación final. Esta unidad de aprendizaje también se puede acreditar mediante: Evaluación de saberes previamente adquiridos, con base en los lineamientos establecidos por la academia. Acreditación en otra UA del IPN u otra institución educativa nacional o internacional y que cubra al menos el 80% de la UA aquí propuesta. B C BIBLIOGRAFÍA 1 Cofer, R.C. (2006). Rapid System Prototyping with FPGAs, Accelerating the Design Process. UK: Elsevier-Newnes. ISBN: Deschamps, J. P. (2006). Synthesys of Arithmetic Circuits FPGA, ASIC, and Embedded Systems. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc. ISBN: Ion, G. (2008). Digital Systems Design with FPGAS, UK: Elsevier-Newnes. ISBN-13: Kilts, S. (2007). Advanced FPGA Design Architecture, Implementation, and Optimization. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc. ISBN Parnell, K. (2003). Programmable Logic Design Quick Start Handbook. USA: ilinx Inc. PN Rev. 3, 10/03. Pong, P. C. (2008). FPGA Prototyping by VHDL examples. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc. ISBN:

11 PERFIL DOCENTE POR UNIDAD DE APRENDIZAJE 1. DATOS GENERALES UNIDAD ACADÉMICA: ESCUELA SUPERIOR DE CÓMPUTO PROGRAMA ACADÉMICO: INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES NIVEL III ÁREA DE FORMACIÓN: Institucional Científica Básica Profesional Terminal y de Integración ACADEMIA: Sistemas Digitales ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: UNIDAD DE APRENDIZAJE: Programación Avanzada de Dispositivos FPGA. Maestro en Ciencias Computación, o en un área afín. 2. PROPÓSITO DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE: Implementa circuitos digitales avanzados con base en dispositivos lógicos programables de campo. 3. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS Diseño de sistemas digitales. Arquitectura de computadoras. Microprocesadores y microcontroladores Uno o más lenguajes de descripción de hardware. Conocimiento de dispositivos lógicos programables MEI. Idioma inglés. EPERIENCIA PROFESIONAL Experiencia de un año en la industria (de preferencia, no indispensable). Experiencia de un año en cursos de diseño de sistemas digitales. Experiencia de dos años en el manejo de grupos y en el trabajo colaborativo. Experiencia de un año como Docente de Nivel Superior. HABILIDADES Análisis y síntesis. Liderazgo. Toma de decisiones. Manejo de grupos. Fluidez verbal de ideas. Habilidades didácticas. ACTITUDES Reflexivo. Deductivo. Asertivo.. Responsable. Honesto. Tolerante. Colaborativo. ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ M. en C. Miguel Ángel Vivanco Profesor Coordinador Dr. Julio Cesar Sosa Savedra M. en C. Victor Hugo García Ortega Dr. Mario Aldape Pérez Profesores Colaboradores Dr. Flavio Arturo Sánchez Garfias Subdirector Académico Ing. Apolinar Francisco Cruz Lázaro Director Fecha: 2012