ECTS - University of Pisa
L’insegnamento di Progettazione di Sistemi Digitali ha lo scopo di formare l'allievo verso una conoscenza completa della progettazione elettronica per la realizzazione di un sistema di controllo digitale, con particolare enfasi verso le soluzioni tecnologiche basate su dispositivi programmabili in hardware.
Lo studente al termine del corso possiederà una conoscenza avanzata sulle architetture e prestazioni dei dispositivi elettronici programmabili in hardware utilizzati nei sistemi digitali; conoscerà e sarà capace di gestire il flusso di progetto che porta alla realizzazione di un sistema digitale su componenti programmabili; dimostrerà solida conoscenza delle metodologie più appropriate per un progetto sicuro e affidabile del sistema digitale; sarà caapce di utilizzare gli strumenti di progetto automatici più moderni per la realizzazione di sistemi digitali.
The aim of the Digital Systems Design course is to give the student a complete overview of the digital electronic design techniques and methodologies to realize a digital control system mainly based on hardware programmable devices.
The student who successfully completes the course: will master an advanced knowledge of the programmable electronic devices and architectures used for the realization of digital systems; will be able to demonstrate a solid knowledge of the steps and the most appropriate methodologies for a safe and reliable design of a digital system; will have the ability to master the most advanced design tools for the realization of digital systems on a programmable electronic device.
La verifica delle conoscenze acquisite sarà effettuata tramite la valutazione dell'elaborato scritto previsto come relazione del progetto svolto durante le esercitazioni di laboratorio e durante l'appello orale.
The acquisition of the knowledge will be assessed by the evaluation of the design report due as description of the digital design developed during the laboratory hours and by an oral test.
Lo studente, inserito in un gruppo di progetto, sarà in grado di mettere in pratica e realizzare, con capacità critica, il progetto di un sistema digitale su componente programmabile.
Lo studente acquisirà la capacità di
The student, inserted in a project team, will be able to put into practice and to execute, with critical awareness, the design of a digital system on a programmable device.
The student will be skilled on
La verifica delle capacità acquisite sarà effettuata tramite la valutazione dell'elaborato scritto previsto come relazione del progetto svolto durante le esercitazioni di laboratorio e durante la dimostrazione di laboratorio delle funzionalità del sistema digitale sviluppato.
The acquisition of the skills will be assessed by the evaluation of the design report due as description of the digital system developed during the laboratory hours and by the practical demonstration of the system functionality.
Lo studente acquisirà la capacità cooperativa di lavoro in un team di progetto durante la realizzazione del progetto del sistema digiale in laboratorio
The student will be able to work in a project team during the realization of the digital system design developed during the laboratory hours.
La verifica dei comportamenti acquisiti sarà effettuata tramite la valutazione delle risposte fornite durante la prova orale d'esame.
The acquisition of the behaviors will be assessed by evaluating the capacity of the student to answer the questions during the oral test.
Prerequisiti necessari per la fruizione del corso di Progettazione di Sistemi Digitali sono:
The prerequisites necessary to succesfully attend the Digital Systems Design course are:
PROGETTO DEL SISTEMA DIGITALE. Flusso progettuale e strumenti CAD per il progetto del sistema digitale. Il linguaggio Verilog come strumento di descrizione testuale dell'hardware. Lo strumento di CAD Intel Quartus.
COMPONENTI DIGITALI. Dispositivi discreti. Richiami e tecniche di progetto di moduli per realizzare decoder, transceiver, encoder, mux/demulitiplexer, comparatori, flip-flop, contatori, macchine a stati finiti.
DISPOSITIVI LOGICI PROGRAMMABILI. Architetture e caratteristiche di vari dispositivi PAL, PLD e di famiglie di FPGA.
ASICs. Sistemi digitali su Gate Array e Celle Standard per ASICs. Flusso di progetto e valutazioni economiche per la scelta di un progetto da realizzare in ASIC.
METODOLOGIE DI PROGETTO E COLLAUDO DI SISTEMI DIGITALI. Tecniche di progetto popolari ma inappropriate per il progetto di sistemi digitali. Metodologie di progetto sincrone. La comunicazione tra sistemi digitali sincroni e asincroni. Il collaudo di un sistema digitale.
DIGITAL SYSTEM DESIGN. CAD tools and flow for the design of a digital system. The Verilog language as a tool for the hardware dewscription. The Intel Quartus CAD tool.
DIGITAL COMPONENTS. Discrete devices. Remarks and design techniques for the design module Decoder, transceiver, encoder, mux/demulitiplexer, comparators, flip-flop, counters, synchronous state machines.
PROGRAMMABLE LOGIC DEVICES. Architectures and characteristics of different PAL, PLD and FPGA families.
ASICs. Digital systems on Gate Array and Standard Cells ASICs. Design flow and economic assessment for the realization of an ASIC.
DIGITAL SISTEMS DESIGN AND TEST METODOLOGIES. Popular design techniques inappropriate for the digital design. Synchronous design techniques. Communication between synchronous and asynchronous digital systems. Testing a digital system.
Testi di riferimento:
J.Wakerly, Digital Design: Principle and Practice, 4th Ed. Prentice Hall.
P.Naish, P.Bishop, Designing ASICs, Ellis Horwood Ltd.
J.Smith, Application Specific Integrated Circuits, Addison Wesley.
Quartus CAD tool user reference
Recommended reading includes the following works:
J.Wakerly, Digital Design: Principle and Practice, 4th Ed. Prentice Hall.
P.Naish, P.Bishop, Designing ASICs, Ellis Horwood Ltd.
J.Smith, Application Specific Integrated Circuits, Addison Wesley.
Quartus CAD tool user reference
L'esame consiste in un colloquio tra il candidato e la commissione d'esame nel quale viene discussa la relazione descrittiva del progetto sviluppata durante le ore di laboratorio, integrato da domande più specifiche sulle parti teoriche del corso.
Lo studente è tenuto a consengnare in anticipo (5 giorni) rispetto alla data d'esame la relazione descrittiva del progetto svolto.
La prova d'esame è superata nel suo complesso se il candidato mostra di essere in grado di riferire e commentare cìriticamente le scelte progettuali effettuate, di conoscere in modo sufficientemente corretto i temi e i metodi del progetto digitale e della componentistica di riferimento e di esprimersi in modo chiaro con terminologia adeguata.
The exam consists of a discussion before the commission in which the design work report is examined and criticized, integrated by questions about the topics presented during the course, answered in detail with property, completeness and the use of the appropriate technical language.
The student is required to deliver his design work report in advance, i.e. 5 days before the exam date.
The exam is overcome if the student is capable of discussing and criticizing the design choices adopted in the design work, sufficiently knows the digital design and related components topic, and is able to refer with property, completeness and the use of the appropriate technical language the topics introduced during the course.
