CS220: Digital Circuits Lab (Fall 2017)

Πρόγραμμα Διαλέξεων και Εργαστηρίων

Ώρες Διδασκαλίας:	Δευτέρα 12.15 - 14:00 στην αίθουσα Α.125
	Πέμπτη 18.15 - 20:00 στην αίθουσα Α.125
Ώρες Εργαστηρίων:	Δευτέρα 14:00 - 16:00 στην αίθουσα Β.110
	Τετάρτη 18:00 - 20:00 στην αίθουσα Β.110
	Παρασκευή 14:00 - 16:00 στην αίθουσα Β.110
Ώρες Γραφείου:	Θα ανακοινωθούν.

Διδακτικό Προσωπικό

Διδάσκοντες	Βοηθοί
Γιώργος Καλοκαιρινός	Παντελής Ξηρουχάκης
Βασίλης Παπαευσταθίου	Θεοχάρης Βαβούρης
Μανόλης Κατεβαίνης

Πληροφορίες Μαθήματος

Περιοχή:	Υλικό και Συστήματα Υπολογιστών (Ε4)
Περιγραφή:	Γλώσσες περιγραφής και προσομοίωσης υλικού, π.χ. Verilog. Επισκόπηση της τεχνολογίας FPGA, εργαλεία αυτόματης σύνθεσης κυκλωμάτων σε FPGA. Διαγράμματα χρονισμού, τεχνικές ελάττωσης καθυστέρησης. Αρτηρίες (δίαυλοι, λεωφόροι), πρωτόκολα χειραψίας, παραδείγματα εμπορικών αρτηριών. Μνήμες, π.χ. SRAM και SDRAM. Γέννηση ρολογιού, απόκλιση ρολογιού, χρήση PLL. Μεταστάθεια, σφάλμα συγχρονισμού, συγχρονιστές, ουρές και ελαστικοί ενταμιευτές, συγχρονισμός σημάτων άδειος/γεμάτος. Εργαστήριο: Ασκήσεις υλοποίησης μικρών έως μεσαίων εργασιών σε πλακέτες με FPGA, μετά από σχεδίαση και προσομοίωση σε Verilog.
ECTS:	6
Προαπαιτούμενα:	ΗΥ120 - Ψηφιακή Σχεδίαση
Βαθμολόγηση:	Εργαστήρια/Ασκήσεις: 50% (βαθμός > 4.5) Εξέταση Προόδου: 20% (υποχρεωτική) Τελική Εξέταση: 30% (βαθμός > 4.5)
Mailing-list:	hy220-list at csd dot uoc dot gr

Ευχαριστούμε θερμά το Εργαστήριο Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών και Συστημάτων VLSI (CARV) του Ινστιτούτου Πληροφορικής του ΙΤΕ γιά την ισχυρή υποστήριξη προς το μάθημα αυτό, τόσο -και κύρια- με έμψυχο δυναμικό όσο και με εργαστηριακό εξοπλισμό. Επίσης ευχαριστούμε το Πανεπιστημιακό Πρόγραμμα της εταιρείας Xilinx (XUP) γιά την προσφορά εργαστηριακού εξοπλισμού και εργαλείων σχεδίασης σε ακαδημαϊκές τιμές.

We deeply appreciate the strong support provided to this course by the Computer Architecture and VLSI Systems (CARV) Laboratory of the Institute of Computer Science of FORTH, through -primarily- human resources, as well as with laboratory equipment. We also thank the Xilinx University Program (XUP) for providing laboratory equipment and design tools at academic prices.

Πρόγραμμα και Υλικό Διαλέξεων (Lecture Notes)

Ημερομηνία	Περιγραφή	Σημειώσεις/Παρουσιάσεις	Επιπλέον Υλικό
25 Σεπ. 2017	Εισαγωγή	Slides
25 Σεπ. 2017	Λογικές Πύλες, Στοιχεία Μνήμης, Συνδυαστική Λογική και Κυματομορφές	Slides
28 Σεπ. 2017	Verilog: Τα βασικά	Slides
2 Οκτ. 2017	Verilog: Τα βασικά (συνέχεια...)	Slides από 28 Σεπ.
5 Οκτ. 2017	Verilog: Μια πιο κοντινή ματιά	Slides
9 Οκτ. 2017	Verilog: Μια πιο κοντινή ματιά (συνέχεια...)	Slides από 5 Οκτ.
12 Οκτ. 2017	Xilinx Vivado και Προσομοίωση (Π. Ξηρουχάκης)	Slides	Example Code
16 Οκτ. 2017	Verilog: Στύλ Κώδικα και Synthesizable Verilog	Slides
19 Οκτ. 2017	Verilog: Στύλ Κώδικα και Synthesizable Verilog (συνέχεια...)	Slides από 16 Οκτ.
26 Οκτ. 2017	Μηχανές Πεπερασμένων Καταστάσεων - FSM	Slides
30 Οκτ. 2017	Χρονισμός Σύγχρονων Κυκλωμάτων, Καταχωρητές και Μανταλωτές	Slides
6 Νοε. 2017	Χρονισμός Σύγχρονων Κυκλωμάτων, Καταχωρητές και Μανταλωτές (συνέχεια...)	Slides από 6 Νοε.
13 Νοε. 2017	Στατικές Μνήμες: SRAM	Slides
20 Νοε. 2017	Δυναμικές Μνήμες: DRAM	Slides
23 Νοε. 2017	Εξέταση Προόδου (20%) - Διαλέξεις μέχρι και 6 Νοε. 2017
27 Νοε. 2017	Ρολόγια και Χρονισμός	Slides
4 Δεκ. 2017	Δίαυλοι: Πρωτόκολλο AXI	Slides
14 Δεκ. 2017	Ροή Σχεδίασης και Εργαλεία CAD	Slides
18 Δεκ. 2017	Συζήτηση στην Αίθουσα
16 Ιαν. 2018	Τελική Εξέταση (30%) - Τρίτη 16 Ιανουαρίου 2018: 9.00 - 12.00 στην αίθουσα Α.113

Σημειώσεις, Εγχειρίδια και Σύνδεσμοι

Open-Source Simulator: Icarus Verilog (iverilog) (Linux, MacOS)
Σε πολλές διανομές Linux (π.χ. Ubuntu, Debian, κτλ) το Icarus Verilog υπάρχει στα έτοιμα πακέτα που μπορούν να εγκατασταθούν:
```
sudo apt-get install verilog
```
Σε MacOS μπορείτε να το εγκαταστήσετε χειροκίνητα ή με package managers όπως το Homebrew:
```
brew install icarus-verilog
```
Open VCD Waveform Viewers: GTKWave (Linux, MacOS, Win) ή Scansion (MacOS)
Σε πολλές διανομές Linux (π.χ. Ubuntu, Debian, κτλ) το GTKwave υπάρχει στα έτοιμα πακέτα που μπορούν να εγκατασταθούν:
```
sudo apt-get install gtkwave
```
Για να δείτε κυματομορφές από προσομοιώσεις με iverilog θα πρέπει να γεννήσει η προσομοίωση αρχεία τύπου VCD (Value Change Dump). Για να γεννηθούν VCD αρχεία θα πρέπει απλά να προσθέσετε στο testbench σας τις παρακάτω γραμμές στην αρχή του initial block:

initial begin
  $dumpfile("tb_waves.vcd");
  $dumpvars;

  // your other code below

  ...

end

Εργαστηριακές Ασκήσεις (Laboratory Exercises)

Ημερομηνία	Περιγραφή	Εκφώνηση/Υλικό	Ημερομηνίες Εργαστηρίων
19 Οκτ. 2017	Εργαστηριo 0: Εξοικείωση με προσομοίωση, εργαλεία προγραμματισμού FPGA και την πλακέτα	Εκφώνηση Κώδικας	Εβδομάδα 23/10 έως 27/10
30 Οκτ. 2017	Εργαστηριo 1: Χρονισμός VGA	Εκφώνηση Κώδικας	Εβδομάδα 6/11 έως 10/11 και Εβδομάδα 13/11 έως 17/11
20 Νοε. 2017	Εργαστηριo 2: Λαβύρινθος στη VGA	Εκφώνηση Κώδικας	Εβδομάδα 27/11 έως 01/12 και Εβδομάδα 04/12 έως 08/12
5 Δεκ. 2017	Εργαστηριo 3: Μηχανή Ελέγχου για τον Λαβύρινθο	Εκφώνηση Κώδικας	Εβδομάδα 11/12 έως 15/12 και Εβδομάδα 18/12 έως 22/12

Εργαστηριακά Τμήματα και Ώρες (Lab Sessions)

Δευτέρα 14:00 - 16:00 (B.110)	Τετάρτη 18:00 - 20:00 (B.110)	Παρασκευή 14:00 - 16:00 (B.110)
csd3474	csd3458	gialamoud
csd3726	csd3123	csd3263
csd3721	ph4365	ph3575
csd3390	csd3703	csd3659
csd3440	labrakis	csd3534
mavraki	csd3849	csd3134
csd2771	csd3241	csd3578
csd3428	gurlemakis	csd3614
csd3775	csd3640	csd3750
csd3862	csd3763	csd3665

Σελίδες Παλαιοτέρων Ετών (Websites from Previous Years)

Fall 2016, Fall 2015, Fall 2014, Fall 2013 (taught by G. Kalokerinos)
Fall 2012, Fall 2011, Fall 2010 (taught by C. Sotiriou)
Fall 2009 (taught by C. Kachris)
Fall 2008 (taught by G. Dimitrakopoulos)
Fall 2007, Fall 2006 (taught by V. Papaefstathiou and G. Kalokerinos)
Fall 2005 (taught by I. Mavroidis)
Fall 2003, Fall 2001 (taught by G. Kalokerinos, C. Sotiriou, and I. Papaefstathiou)

ΗΥ220: Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων (2017)

Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών, Πανεπιστήμιο Κρήτης