35364 - ARCHITETTURE DIGITALI PER L'ELABORAZIONE DEL SEGNALE M

Conoscenze e abilità da conseguire

Illustrare le architetture digitali piú in uso per la elaborazione del segnale. Partendo dallo studio di alcuni significativi algoritmi di elaborazione del segnale audio e video, si desumono le specifiche che debbono essere soddisfatte da architetture hardware par la elaborazione del segnale. L'analisi delle architetture piú in uso, seriali e parallele, viene svolta osservando la stretta correlazione tra specifiche algoritmiche ed architetturali nell'ambito di questa classe di macchine.

Contenuti

Il corso si focalizza sulla specifica, il progetto e l'implementazione di architetture hardware digitali su chip, con particolare attenzione ad architetture dedicate per l'elaborazione del segnale digitale.
Accompagna alla teoria una forte componente pratica e di laboratorio (>50% del corso).

Teoria Modulo 1 (Conti):

• Linguaggio di descrizione hardware SystemVerilog (cenni)
  
• Algoritmi di elaborazione del segnale digitale (DSP): formati numerici e rappresentazione mediante data-flow graphs (DFG)
• Progetto top-down di microarchitetture di datapath per DSP tramite scheduling e mapping di DFG; tecniche di ottimizzazione (retiming, pipelining, parallelismo)
• Integrazione di datapath per DSP in System-on-Chip complessi basati su microprocessore come estensioni dell'instruction set e/o acceleratori dedicati.

Teoria Modulo 2 (Rossi):

• Sintesi logica ed implementazione fisica di sistemi digitali, impatto delle scelte progettuali su prestazioni, potenza ed efficienza energetica.
  

Laboratorio:

• Modulo 1: Realizzazione e simulazione (Siemens QuestaSim) di acceleratori dedicati per l'elaborazione del segnale; integrazione in SoC platform (PULPissimo).
• Modulo 2: Implementazione fisica di sistemi on chip per l'elaborazione del segnale: sintesi logica (Synopsys Design Compiler) , flussi di place and route (Cadence Innovus).
  

Testi/Bibliografia

Materiali didattici: tutti i materiali didattici (slide, link, articoli scientifici) saranno distribuiti mediante Virtuale. Tutto il materiale sarà distribuito in lingua inglese.

Testi di riferimento (per consultazione):

• D. Marković, R. W. Brodersen, "DSP Architecture Design Essentials", Springer 2012
• G. De Micheli, "Synthesis and Optimization of Digital Circuits", McGraw-Hill Education 1994
  

Metodi didattici

Lezione frontale in aula in lingua italiana.
Esercitazioni in laboratorio.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Relazione su esercitazioni assegnate in laboratorio.

Esame orale unico sull'intero programma del corso (teoria mod 1 + mod 2 + laboratorio).

Strumenti a supporto della didattica

Il corso ha forte carattere pratico con esercitazioni in laboratorio volte all'utilizzo di tool professionali per lo sviluppo di sistemi digitali:

• Ausilio alla specifica con linguaggi di alto livello (e.g., Python)
• Progetto di architetture in SystemVerilog HDL
  
• Simulazione mediante Siemens QuestaSim
• Sintesi logica con Synopsys Design Compiler
• Place and Route con Cadence Innovus
  
  

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Francesco Conti

Consulta il sito web di Davide Rossi