Zur Modulseite PDF generieren

#41097 / #2

Seit SoSe 2025

Deutsch

System-on-Chip (SoC) + RISC-V Lab

12

Gerfers, Friedel

Benotet

Portfolioprüfung

Deutsch

Zugehörigkeit


Fakultät IV

Institut für Technische Informatik und Mikroelektronik

34341200 FG Mixed Signal Circuit Design

Keine Angabe

Kontakt


EN 4

Kaiser, Tobias Christian

kaiser@tu-berlin.de

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, IP Reuse, Hardware-Software Co-Design, SoC-Architekturen, Echtzeit-Betriebssysteme, Prozessorarchitekturen, Speichertypen und Speicherhierachie, On-Chip- und Off-Chip-Bussysteme, 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, IP Reuse, Hardware-Software Co-Design, SoC-Architekturen, Echtzeit-Betriebssysteme, Prozessorarchitekturen, Speichertypen und Speicherhierachie, On-Chip- und Off-Chip-Bussysteme, 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. Im Anschluss daran wird eine selbstdefinierte Projektidee auf Basis des Beispielsystems umgesetzt.

Modulbestandteile

Pflichtbereich

Die folgenden Veranstaltungen sind für das Modul obligatorisch:

LehrveranstaltungenArtNummerTurnusSpracheSWS ISIS VVZ
System-on-Chip - Entwurf und ProgrammierungVL0433 L 601SoSeen2
System-on-ChipPJSoSede6

Arbeitsaufwand und Leistungspunkte

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

AufwandbeschreibungMultiplikatorStundenGesamt
Präsenzzeit15.02.0h30.0h
Vor-/Nachbereitung15.04.0h60.0h
90.0h(~3 LP)

System-on-Chip (PJ):

AufwandbeschreibungMultiplikatorStundenGesamt
Präsenzzeit15.02.0h30.0h
Projektarbeit15.012.0h180.0h
Vor-/Nachbereitung15.04.0h60.0h
270.0h(~9 LP)
Der Aufwand des Moduls summiert sich zu 360.0 Stunden. Damit umfasst das Modul 12 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 SystemVerilog verwendet. Die Vermittlung von SystemVerilog-Grundlagen steht nicht im Fokus dieses Kurses. Vorkenntnisse in SystemVerilog, Verilog oder VHDL sind daher wertvoll. Ohne solche Vorkenntnisse ist ein deutlich erhöhter Lernaufwand zu erwarten. Erfahrungen mit den Programmiersprachen C und Python 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

NamePunkteKategorieDauer/Umfang
(Ergebnisprüfung) Projekt: Abschlusspräsentation15mündlich~15 min pro Gruppe
(Ergebnisprüfung) Projekt: Implementierung50flexibelProjektimplementierung und Demo auf FPGA
(Ergebnisprüfung) Projekt: Zwischenpräsentation10mündlich~15 min pro Gruppe
(Punktuelle Leistungsabfrage) Multiple-Choice-Test zum Inhalt der Vorlesung25schriftlich45 min

Notenschlüssel

Notenschlüssel »Notenschlüssel 2: Fak IV (2)«

Gesamtpunktzahl1.01.31.72.02.32.73.03.33.74.0
100.0pt95.0pt90.0pt85.0pt80.0pt75.0pt70.0pt65.0pt60.0pt55.0pt50.0pt

Prüfungsbeschreibung (Abschluss des Moduls)

Die Studierenden erarbeiten in Absprache mit Lehrenden ein Projektthema. Dieses wird im Laufe des Semesters von den Studierenden umgesetzt. Die Implementierung des Projekts wird anhand folgender Kriterien bewertet: Lauffähigkeit und Funktionalität der Implementierung auf FPGA, Nachvollziehbarkeit und Lesbarkeit des Quelltexts, Komplexität des gewählten Projekts, angemessene Anwendung der vermittelten Methoden und Kenntnisse in Entwicklung von Hardware und Software. 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

Die maximale Teilnehmerzahl beträgt 30.

Anmeldeformalitäten

Einschreibung im ISIS-Kurs und Teilnahme am Projekt-Termin sind erforderlich. Anmeldeformalitäten wegen Kapazitätsgrenze werden auf ISIS und beim ersten Projekt-Termin bekanntgegeben.

Literaturhinweise, Skripte

Skript in Papierform

Verfügbarkeit:  nicht verfügbar

 

Skript in elektronischer Form

Verfügbarkeit:  verfügbar
Zusätzliche Informationen:
per ISIS

 

Literatur

Empfohlene Literatur
"The Design Warrior's Guide to FPGAs: Devices, Tools and Flows",558 Seiten, Newnes, 2004, ISBN-13: 978-0750676045
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

Zugeordnete Studiengänge


Diese Modulversion wird in folgenden Studiengängen verwendet:

Studiengang / StuPOStuPOsVerwendungenErste VerwendungLetzte Verwendung
Computer Engineering (M. Sc.)17SoSe 2025SoSe 2025
Computer Science (Informatik) (M. Sc.)12SoSe 2025SoSe 2025
Elektrotechnik (M. Sc.)15SoSe 2025SoSe 2025
Medientechnik (M. Sc.)12SoSe 2025SoSe 2025
Technische Informatik (B. Sc.)11SoSe 2025SoSe 2025
Wirtschaftsingenieurwesen (M. Sc.)11SoSe 2025SoSe 2025

Sonstiges

Das Projekt wird auf Deutsch und mit englischsprachigen Materialien durchgeführt. Die Vorlesung wird auf Englisch und mit englischsprachigen Materialien durchgeführt.