Moses - System-on-Chip (SOC) + ARM Lab

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Modul / Version
#40224 / #6

Gültigkeit
SoSe 2022 - WiSe 2022/23

Verfügbare Sprache(n)
Deutsch

Titel des Moduls
System-on-Chip (SOC) + ARM Lab

Leistungspunkte
9

Modulverantwortliche*r
Gerfers, Friedel

Benotung
Benotet

Prüfungsform
Portfolioprüfung

Lehrsprache(n)
Deutsch

Zugehörigkeit

Fakultät
Fakultät IV

Institut
Institut für Technische Informatik und Mikroelektronik

Fachgebiet
34341200 FG Mixed Signal Circuit Design

Prüfungsausschuss
Keine Angabe

Kontakt

Sekretariat
EN 4

Ansprechpartner*in
Kaiser, Tobias Christian

E-Mail-Adresse
friedel.gerfers@tu-berlin.de

Webseite

https://msc.tu-berlin.de

Diese Modulbeschreibung gilt nicht im aktuellen Semester.

Die Modulbeschreibung gilt nur für den Zeitraum SoSe 2022 - WiSe 2022/23.

Lernergebnisse

Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls besitzen die Studierenden fortgeschrittene Kenntnisse über den Entwurf von hochkomplexen digitalen Schaltungen und Systemen bzw. Systems-on-Chip (SoC). Die Kenntnisse schließen dabei die folgenden Bereiche ein: Grundlagen des Entwurfs von komplexen SoCs, Design-Flow, Methoden, IP Reuse, Hardware-Software Co-Design, SoC Architekturen, Echtzeit-Betriebssysteme, ARM-Prozessorarchitekturen, Speichertypen und Speicherhierachie, On-Chip- und Off-Chip-Bussysteme (z.B. AXI), Test und Debug-Methoden. Im Rahmen des Projekts erlernen die Studierenden darüber hinaus folgende praktischen Fähigkeiten: - Umgang mit Software-Werkzeugen zum Entwurf komplexer digitaler Hardware - Navigation von komplexen Design Flows für FPGA- oder IC-Entwicklung - Erweiterung von bestehenden digitalen Hardware-Projekten, z. B. um Peripheriemodule, Bus-Komponenten, Interrupt-Quellen, Bus-Master - Einschätzung und Bewertung der Machbarkeit und des Implementierungsaufwands von Projektideen im Bereich des digitalen Schaltungsentwurfs - Schrittweise Umsetzung von Projektideen im Bereich des digitalen Schaltungsentwurfs: Spezifizierung, Implementierung, Verifikation, Demonstration mittels FPGA-Prototyp

Lehrinhalte

In dem Modul werden fortgeschrittene Konzepte und Methoden des digitalen Hardwareentwurfs und der Programmierung von Systems-on-Chip (SoC) und eingebetteten Systemen behandelt. Inhalte der Vorlesung sind insbesondere: Grundlagen des Entwurfs von komplexen SoCs, Design-Flow, Methoden, IP Reuse, Hardware-Software Co-Design, SoC Architekturen, Echtzeit-Betriebssysteme, ARM-Prozessorarchitekturen, Speichertypen und Speicherhierachie, On-Chip- und Off-Chip-Bussysteme (z.B. AXI), Test und Debug-Methoden. In dem Projekt werden die Vorlesungsinhalte in Gruppen von 3 - 4 Personen praktisch angewendet. Dabei wird der Umgang mit Tools für den Entwurf von komplexen digitalen Schaltungen im Rahmen eines umfangreichen Design-Flows mit Hardware-Software-Codesign erlernt. Eine FPGA-Prototypenplattform kommt dabei zum Einsatz. In der Einführungsphase wird eine Reihe von Übungsblättern bearbeitet. In der zweiten Hälfte des Semesters wird eine selbstdefinierte Projektidee auf Basis des Beispielsystems umgesetzt.

Modulbestandteile

Pflichtbereich

Die folgenden Veranstaltungen sind für das Modul obligatorisch:

Lehrveranstaltungen	Art	Nummer	Turnus	Sprache	SWS	ISIS	VVZ
System-on-Chip - (ARM) Projekt	PJ	0433 L 600	SoSe	de	4
System-on-Chip - Entwurf und Programmierung	VL	0433 L 601	SoSe	Keine Angabe	2

ISIS-Kurssuche nach Veranstaltungen des Moduls

Arbeitsaufwand und Leistungspunkte

System-on-Chip - (ARM) Projekt (PJ):

Aufwandbeschreibung	Multiplikator	Stunden	Gesamt
Gruppenarbeit im Rechnerpool	15.0	8.0h	120.0h
Präsenzzeit	15.0	2.0h	30.0h
Vor-/Nachbereitung	15.0	2.0h	30.0h
			180.0h(~6 LP)

System-on-Chip - Entwurf und Programmierung (VL):

Aufwandbeschreibung	Multiplikator	Stunden	Gesamt
Präsenzzeit	15.0	2.0h	30.0h
Vor-/Nachbereitung	15.0	4.0h	60.0h
			90.0h(~3 LP)

Der Aufwand des Moduls summiert sich zu 270.0 Stunden. Damit umfasst das Modul 9 Leistungspunkte.

Beschreibung der Lehr- und Lernformen

Das Modul besteht aus einem Vorlesungsteil und einem Projektteil.

Voraussetzungen für die Teilnahme / Prüfung

Wünschenswerte Voraussetzungen für die Teilnahme an den Lehrveranstaltungen:

Wir erwarten, dass entsprechende Grundlagenmodule zu den Themen digitaler Schaltungsentwurf, Rechnerorganisation / Mikroprozessortechnik und Softwareentwicklung bereits abgeschlossen wurden. In diesem Kurs wird die Hardwarebeschreibungssprache VHDL verwendet. Die Vermittlung von VHDL-Grundlagen steht nicht im Fokus dieses Kurses. Vorkenntnisse in Verilog oder VHDL sind daher wertvoll. Ohne solche Vorkenntnisse ist ein deutlich größerer Lernaufwand zu erwarten. Erfahrungen mit der Programmiersprache C sind ebenfalls sehr empfehlenswert.

Verpflichtende Voraussetzungen für die Modulprüfungsanmeldung:

Dieses Modul hat keine Prüfungsvoraussetzungen.

Abschluss des Moduls

Benotung

Benotet

Prüfungsform

Portfolioprüfung

Art der Portfolioprüfung

100 Punkte insgesamt

Sprache(n)

Deutsch, Englisch

Prüfungselemente

Name	Punkte	Kategorie	Dauer/Umfang
(Lernprozessevaluation) 5 Übungsblätter á 3 Punkte	15	praktisch	je 1 Woche
(Punktuelle Leistungsabfrage) Mündlicher Test zum Inhalt der Vorlesung	40	mündlich	20 min
(Ergebnisprüfung) Abschluss und Dokumentation des Projekts	35	praktisch	Dokumentation ca. 20 Seiten
(Ergebnisprüfung) Präsentation des Projekts	10	mündlich	15 min pro Gruppe

Notenschlüssel

Notenschlüssel »Notenschlüssel 2: Fak IV (2)«

Gesamtpunktzahl	1.0	1.3	1.7	2.0	2.3	2.7	3.0	3.3	3.7	4.0
100.0pt	95.0pt	90.0pt	85.0pt	80.0pt	75.0pt	70.0pt	65.0pt	60.0pt	55.0pt	50.0pt

Prüfungsbeschreibung (Abschluss des Moduls)

Eine funktionierende Demonstration der Projektidee auf dem FPGA-Prototypensystem ist Voraussetzung für eine Bewertung von mehr als 10 Punkten im Prüfungselement "Abschluss und Dokumentation des Projekts". Die Punkte aller Prüfungselemente werden aufsummiert.

Dauer des Moduls

Für Belegung und Abschluss des Moduls ist folgende Semesteranzahl veranschlagt:
1 Semester.

Dieses Modul kann in folgenden Semestern begonnen werden:
Sommersemester.

Maximale teilnehmende Personen

Dieses Modul ist nicht auf eine Anzahl Studierender begrenzt.

Anmeldeformalitäten

Einschreibung im ISIS-Kurs und Teilnahme am Projekt-Termin zur Gruppenfindung sind erforderlich.

Literaturhinweise, Skripte

Skript in Papierform

Verfügbarkeit: nicht verfügbar

Skript in elektronischer Form

Verfügbarkeit: verfügbar

Zusätzliche Informationen:
Provided via ISIS

Literatur

Empfohlene Literatur
A. Chandrakasan, W. J. Bowhill, F. Fox; Design of High Performance Microprocessor Circuits¨, IEEE Press, 2001
Frank Vahid, Tony Givargis; "Embedded System Design: A Unified Hardware/Software Introduction", John Wiley & Sons
Steve Furber; "ARM System-on-Chip Architecture (2nd Edition)¨, Addison-Wesley Professional
Walter Lange, Martin Bogdan, Thomas Schweizer, "Eingebettete Systeme: Entwurf, Modellierung und Synthese“, 412 Seiten, De Gruyter Oldenbourg 2015, ISBN-13: 978-3110290189
Y. Taur, T. H. Ning; "Fundamentals of Modern VLSI Devices¨, Cambridge University Press, 1998
„The Design Warrior's Guide to FPGAs: Devices, Tools and Flows”,558 Seiten, Newnes, 2004, ISBN-13: 978-0750676045

Zugeordnete Studiengänge

Semester:

Zeige auch ausgelaufene Studiengänge und StuPOs

Diese Modulversion wird in folgenden Studiengängen verwendet:

	Studiengang / StuPO	StuPOs	Verwendungen	Erste Verwendung	Letzte Verwendung
Dieses Modul findet in keinem Studiengang Verwendung.

Studierende anderer Studiengänge können dieses Modul ohne Kapazitätsprüfung belegen.

Sonstiges

Keine Angabe