Lehrveranstaltung Hardware Acceleration Using FPGAs
Ziel dieser Lehrveranstaltung ist eine intensivere Auseinandersetzung mit den Entwurfsprozessen digitaler Hardware sowie das effiziente Ausnutzen der vorhandenen Hardware-Strukturen. Dazu wird einerseits genauer auf einen synthesegerechten Entwurf sowohl für FPGA wie auch für ASICs eingegangen. Dazu soll ein digitales Design auf Basis eines FPGA implementiert werden. Auf dem Weg dorthin kann fächerübergreifend erworbenes Wissen vertieft werden, indem unterschiedlichste Fragestellungen zu beantworten sind, unter anderem:
- Was passiert beim Übersetzen von Assemblercode in Maschinencode und wie findet man die verwendeten Symbole im resultierenden Maschinencode?
- Wie kann die Designumgebung ausreichend detailgetreu modelliert werden?
- Wie sollte der VHDL Code gestaltet werden, um die gewünschten Hardwarestrukturen zu erzeugen?
Die Lehrveranstaltung Hardware Acceleration Using FPGAs, bestehend aus Vorlesung, Seminar und Praktikum, beschäftigt sich in einem Semester mit dem praktischen Einsatz kommerzieller Entwurfstools. Aufbauend auf dem in der Lehrveranstaltungen Design of heteroggenous Systems erworbenen Wissen über Entwurf, Modellierung, Beschreibung von Systemen. Weiterhin wird ein Überblick über verscheidene Entwurfstools gegeben, die im Praktikum für den Entwurf einer komplexe Designaufgabe notwendig sind. Die Vorlesung liefert das notwendige theoretische Hintergrundwissen über synthesegerechte Beschreibung sowie über Ansätze und Algorithmen.
Vorlesungstermine
Um Zugriff auf die Vorlesung und auch die Dokumente für das Prkaktikum zu erhalten ist eine Einschreibung in die Vorlesung im OPAL-System notwendig.
- Überblick Begriff Hardware
- Definition und Klassifikation von Schaltkreisen
- Technologieüberblick
- Nutzerkonfigurierbare Schaltkreise
- Rückblick Design heterogenous Systems (VHDL)
- Systemumgebungen und Testbenches
- File I/O
- Simulation Flow
- Einfluss des Coding Style
- Source Code Optimierung
- Synthese von Operatoren
- Feedback Loops
- IF Strukturen ⇔ CASE Strukturen
- Syntheseattribute
- FSM Encoding
- Design-Reuse
Praktikumstermine
Das Praktikum vertieft die Vorlesung und das Seminar. Die Praktikumseinschreibung erfolgt im OPAL-System.