Μαθήματα

Σχεδίαση Ψηφιακών Συστημάτων

Κωδικός μαθήματος
ΨΣ018
Μονάδες ECTS
6
Εξάμηνο
Εξάμηνο Δ
Κατηγορία μαθήματος
Περιγραφή μαθήματος
ΜΑΘΗΣΙΑΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Το μάθημα εστιάζει στην τεχνολογία VLSI και τη σχεδίαση ψηφιακών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων και συστημάτων, με κύριους στόχους:

  • την εξοικείωση με τις μεθοδολογίες σχεδίασης CMOS ολοκληρωμένων κυκλωμάτων
  • την κατανόηση της εξέλιξης των ψηφιακών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων μέσα από την παρουσίαση διαφορετικών μεθοδολογιών λογικής σχεδίασης
  • την κατανόηση της λειτουργίας και των βασικών παραμέτρων που επηρεάζουν την απόδοση των λογικών στοιχείων που απαρτίζουν τα ψηφιακά ολοκληρωμένα κυκλώματα
  • την εξοικείωση με την τεχνική πλήρους φυσικού σχεδιασμού (full-custom layout) λογικών πυλών και απλών μονάδων

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής / τρια θα:

  • Έχει κατανοήσει τις βασικές αρχές λειτουργίας των ψηφιακών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων και τις διαδικασίες κατασκευής τους με τεχνολογία CMOS
  • Έχει εξοικειωθεί με τα εργαλεία λογισμικού τα οποία χρησιμοποιούνται για τη σχεδίαση ψηφιακών μικροηλεκτρονικών κυκλωμάτων σε λογικό και φυσικό επίπεδο και στην προσομοίωση ολοκληρωμένων κυκλωμάτων
  • Αναλύει και συνθέτει απλά προβλήματα σχεδίασης ψηφιακών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων σε επίπεδο φυσικού σχεδιασμού (layout)
  • Συνθέτει πολύπλοκα ψηφιακά συστήματα σε ολοκληρωμένη μορφή χρησιμοποιώντας απλούστερες δομικές μονάδες
ΓΕΝΙΚΕΣ ΙΚΑΝΟΤΗΤΕΣ
  • Αυτόνομη εργασία
  • Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Σύντομη περιγραφή

  • Εισαγωγή στο σχεδιασμό και τις αρχιτεκτονικές ολοκληρωμένων ψηφιακών κυκλωμάτων και συστημάτων πολύ μεγάλης κλίμακας ολοκλήρωσης (VLSI)
  • Μεθοδολογίες και εργαλεία σχεδιασμού ψηφιακών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων
  • Φυσικός σχεδιασμός (layout) και διαδικασίες υλοποίησης ολοκληρωμένων κυκλωμάτων CMOS
  • Ανάλυση του αναστροφέα CMOS, και βασικών και σύνθετων λογικών πυλών
  • Οικογένειες στατικών και δυναμικών πυλών
  • Ακολουθιακή λογική, καταχωρητές και flip-flops
  • Αρχές ελέγχου ορθής λειτουργίας ψηφιακών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων

Θεματικές ενότητες ανά εβδομάδα

  1. Εισαγωγή, προαπαιτούμενες γνώσεις
  2. Σχεδίαση λογικών κυκλωμάτων με διακόπτες
  3. FETs και MOSFETs
  4. Σχεδίαση λογικών κυκλωμάτων με MOSFETs – Λογικές οικογένειες
  5. Μελέτη αναστροφέα με MOSFETs
  6. Σχεδίαση συνδυαστικών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων
  7. Χαρακτηριστικά επίδοσης (ταχύτητα – κατανάλωση – ανοχή στον θόρυβο)
  8. Μανδαλωτές και flip-flops
  9. Σχεδίαση ακολουθιακών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων
  10. Εργαλεία και μεθοδολογίες σχεδίασης
  11. Αρχές φυσικού σχεδιασμού (layout)
  12. Στοιχεία ελέγχου, εκσφαλμάτωσης και επαλήθευσης
  13. Ανακεφαλαίωση
ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ
Δραστηριότητα Φόρτος Εργασίας Εξαμήνου
Διαλέξεις 39
Αυτοτελής μελέτη 111
Σύνολο μαθήματος 150
ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΦΟΙΤΗΤΩΝ

Η γλώσσα αξιολόγησης είναι η ελληνική, με την εξαίρεση των εισερχόμενων φοιτητών Erasmus οι οποίοι αξιολογούνται στην αγγλική.
Το μάθημα αξιολογείται, κατά την κρίση του διδάσκοντα, με γραπτή τελική εξέταση δίωρης ή τρίωρης διάρκειας, ή με τον συνδυασμό γραπτής τελικής εξέτασης δίωρης ή τρίωρης διάρκειας (η οποία συνεισφέρει το 75% του τελικού βαθμού) και γραπτής ενδιάμεσης εξέτασης (προόδου), με βαρύτητα 25%.

ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

1.    J. Rabaey, A. Chandrakasan, B. Nikolic, Ψηφιακά ολοκληρωμένα κυκλώματα – μια σχεδιαστική προσέγγιση, 2η έκδοση, εκδόσεις Κλειδάριθμος, Αθήνα, 2006 (κωδικός στον Εύδοξο: 13944)
2.    N. Weste, D. Harris, Σχεδίαση Ολοκληρωμένων Συστημάτων CMOS VLSI, εκδόσεις Παπασωτηρίου, Αθήνα, 2010 (κωδικός στον Εύδοξο: 9779)
3.    S.Μ. Kang, Υ. Leblebici, Ανάλυση & Σχεδίαση Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων CMOS, 3η έκδοση, εκδόσεις Τζιόλα, Θεσσαλονίκη, 2007 (κωδικός στον Εύδοξο: 18548832)
4.    ACM Transactions on Design Automation of Electronic Systems
5.    IEEE Transactions on VLSI Systems

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΣΕΛΙ∆Α ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΣΤΟ ECLASS

https://eclass.uop.gr/courses/176