Université du Québec en Outaouais Département d'informatique et d'ingénierie
Sigle : GEN6063  Gr. SO
Titre : Conception avancée des systèmes numériques programmables
Session : Hiver 2014  Horaire et local
Professeur : Lakhssassi, Ahmed
1. Description du cours paraissant à l'annuaire :

Objectifs

Permettre aux étudiants de maîtriser les connaissances nécessaires pour concevoir et développer des systèmes numériques. Lui permettre maîtriser les connaissances sur les techniques de pointe de conception et de prototypage rapide sur circuits programmables.

Contenu

Compléments de la méthodologie et outils de conception d'un circuit intégrés à large échelle (VLSI) : circuits dédiés, FPGA. Simulation et estimation des performances du circuit conçu. Problématique de la testabilité et processus de vérification du circuit réalisé. Implantation des algorithmes de traitement de signaux en technologie VLSI. Adaptation des algorithmes aux exigences de la technologie VLSI. Études de cas de conception et de réalisation de circuits VLSI. Tendances en développement.
2. Objectifs spécifiques du cours :
À la fin du cours l'étudiant :
  • pourra concevoir des microsystèmes intégrés sur puce programmable;
  • maîtriser toutes les étapes de conception des circuits VLSI;
  • pourra utiliser une collection d'outils de conception assistée par ordinateur permettant de :
    • réaliser le dessin des masques de cellules simples;
    • vérifier le respect des règles de dessin;
    • extraire le circuit à partir du dessin des masques;
    • simuler la réponse temporelle avec un simulateur de circuit;
    • simuler la réponse temporelle avec un simulateur logique;
    • concevoir un circuit logique à l'aide du langage VHDL;
    • synthétiser une description VHDL comportementale;
    • utiliser un logiciel de placement et routage automatique pour créer une mégacellule constituée de cellules normalisées.
  • aura appris à déterminer la pertinence de réaliser un circuit intégré;
  • connaîtra les critères de sélection d'une méthode de conception;
  • connaîtra les concepts de base de la conception pour la testabilité DFT et du Design Reuse.

Logiciels utilisés : Synopsys et Cadence, ou Xilinx et Altera avec leurs outils de synthèse et de P&R.

3. Stratégies pédagogiques :
Les formules suivantes seront utilisées :
  1. Cours magistral (une période par semaine appuyée par des travaux pratiques au laboratoire).
  2. Travaux pratiques (intégrés dans les séances de cours) incluant un projet de conception de CI à réaliser en équipe.
  3. Lecture personnelle (Chapitres de livres et ¨Tutorials¨).

La chronologie des séances de laboratoires sera disponible sur le site Moodle du cours.

En résumé, le cours consiste à :

  • 39 heures de leçons magistrales appuyées par des travaux pratiques au laboratoire
  • 6 heures d'examens

Total : 45 heures.

Les laboratoires pratiques sont intégrés dans les séances de cours.

*La date des présentations peut être déplacée selon les disponibilités.

4. Heures de disponibilité ou modalités pour rendez-vous :
Sur rendez-vous.
5. Plan détaillé du cours sur 15 semaines :
Semaine Thèmes Dates
1    Introduction générale : Processus de conception, représentations matérielles de la conception, prototypage rapide 14 jan. 2014 
2    VHDL : conception, simulation et synthèse de circuits et modules logiques à l'aide du langage de description matérielle VHDL 21 jan. 2014 
3    Systèmes numériques programmables : Exemple de conception avec la logique programmable.

Travail pratique I : Introduction à la simulation avec VHDL

 28 jan. 2014 
4    Analyse et conception avancée des systèmes numériques programmables

Travail pratique II : Représentation arithmétique binaire avec VHDL

 04 fév. 2014 
5    Machines séquentielles algorithmiques (MSA) pour les automates programmables

LTravail pratique III : Introduction à la plateforme de développement d'Altera

 11 fév. 2014 
6    Conception avancé des systèmes numériques programmables basées sur les machines séquentielles

Travail pratique IV: L'affichage VGA

 18 fév. 2014 
7    Examen de mi-session 25 fév. 2014 
8    Semaine d'études 04 mars 2014 
9    Conception de circuits combinatoires par circuit LSI et MSI

Travail pratique V: Les afficheurs ACL.

 11 mars 2014 
10    Programmation des automates par le langage VHDL

Travail pratique VI: La modélisationen VHDL avec ISE : Foundation de Xilinx

 18 mars 2014 
11    Conception avancée des systèmes programmables sur l'architecture Beecube 25 mars 2014 
12    Flot de design numérique sur l'architecture BeeCube 01 avr. 2014 
13    Présentations : sujets spéciaux en développement technoloqique dans le domaines des systèmes numériques. 08 avr. 2014 
14    Présentation orale des projets, démontrations au laboratoire 15 avr. 2014 
15    Examen final 22 avr. 2014 
6. Évaluation du cours :
  • Travaux pratiques et projet 30 % (Dans le cas de non disponibilité des outils Cadence et Synopsys les laboratoires seront remplacés par un travail équivalent sur les plateformes Xilinx ou Altera)
  • Examen de mi-session 30 %
  • Examen final 40 %

Il faut obtenir une moyenne minimale de 50 % aux travaux pratiques pour que les notes des travaux comptent.

Attention : La présence aux cours est obligatoire. Trois absences ou plus mèneront à un échec automatiquement.

7. Politiques départementales et institutionnelles :
8. Principales références :
  1. David J. Comer, "Digital logic and stat machin design", 3e Edition, New York : Oxford University Press, c1995, ISBN 0195107233, Pages : 573.
  2. Digital Design : Principles and Practices, Wakerly, John F. ISBN 10 : 0131863894 / ISBN 13 : 9780131863897, 2005
  3. CMOS VLSI Design : A Circuits and Systems Perspective, 3/E, Neil West, Macquarie University and The University of Adelaide, David Harris, Harvey Mudd College, ISBN-10 : 0321149017, ISBN-13 9780072551327. Mc-Graw Hill.
  4. Fundamentals of Digital Logic with VHDL Design with CD-ROM, 3rd Edition
  5. Stephen Brown, Associate Professor, Dept. of Electrical '&' Computer Engineering, University of Toronto, Zvonko Vranesic, Professor, Dept. of Electrical '&' Computer Engineering, University of Toronto, 960 Pages copyright 2009, ISBN-13 978007221430. Mc-Graw Hill
  6. Contemporary Logic Design, 2/E, Randy H. Katz, Gaetano Borriello, ISBN-10 : 0201308576, ISBN-13 : 9780201308570, Prentice Hall, 2005, Paper; 608 pp.
  7. Fundamentals of Logic Design, 5th edition, Charles H. Roth 2001, Thomson Learning, ISBN : 0534378048
  8. Computer Systems Design and Architecture, 2/E, Vincent P. Heuring, Harry F. Jordan, Boulder, ISBN-10 : 0130484407, ISBN-13 : 9780130484406, Prentice Hall, 2004, Paper; 608 pp.
  9. Application Specific Integrated Circuits, Michael John Sebastian Smith, Addison-Wesley, 1026 pp. August 1997, ISBN-13 : 0780201500226, ISBN10 : 0-201-50022-1
  10. A Designer's Guide du VHDL Synthesis, Ott. Douglas E., Wilderotter, Thomas J., Kluwer Academic Publishers, v.4, no. 1, November 2007, ISBN : 9780792394723, 340 pages
  11. Logic Synthesis Using Synopsus, Pran Kurup and Taher Abbasi, Kluwer Academic, ISBN10 : 079239786X, ISBN13 : 9780792397861, 2ND 1997
  12. Principle of CMOS VLSI design : A Systems Perspective. N. H. E. Weste, Kamram Eshraghian. Addion-Wesley, 1993, second edition, ISBN 10 : 0201533766 / ISBN 13 : 9780201533767
  13. Digital Design : Principles and Practices Package, 4/E, John F. Wakerly, Cisco Systems, Inc. Stanfort University, ISBN-10 : 0131733494 ISBN-13 : 9780131733497, Prentice Hall, 2006, 928 pp. 0131863894
  14. The Designer's Guide to VHDL, Ashenden, Peter J. ISBN 10 : 1558606742 / ISBN 13 : 9781558606746, 2001

Manuel de cours disponible.

Une série de transparents sera disponible sur le site Moodle.

9. Page Web du cours :
https://moodle.uqo.ca