ECTS - University of Pisa
L'obiettivo principale del corso è descrivere le architetture e le tecnologie di realizzazione di sistemi e apparati utilizzati nel mondo delle reti e dell'elaborazione digitale dei segnali e fornire esempi specifici di sistemi che usano tali tecnologie. Nel primo modulo (Electronic Technologies) l'attenzione sarà diretta verso i sistemi e dispositivi elettronici, mentre nel secondo modulo (Communication Tehcnologies) l'attenzione sarà rivolta agli apparati di comunicazione.
Lo studente che completerà il corso sarà in grado di dimostrare una solida conoscenza dei temi collegati al mondo dei sistemi elettronici e di comunicazione. Lo studente acquisirà la capacità di comprendere il funzionamento e i principi operativi dei blocchi principali che costituiscono i sistemi elettronici e di valutarne le prestazioni, di comprendere il progetto di sistemi elettronici come compromesso ottimo tra complessità circuitale, velocità di elaborazione, consumo di potenza e flessibilità dui uso, tramite l'utilizzazione di strumenti di progetto assistito da computer stato dell'arte, e di metodologie id progetto ad alto livello per dispositivi FPGA e tecnologie semi-custom. Lo studente acquisirà la capacità di progetto di sistemi elelttronici basati su sensori, compreso l'acquisizione, il condizionamento e la fusione dei dati dei sensori. Lo studente acquisirà inoltre la conoscenza generale delle principali tecnologie abilitanti per sistemi di comunicazione filati (rame e fibra) e wireless; la specifica conoscenza dei principali standard di comunicazione in reti di telecomunicazione e sarà capace di valutare tali standard e tali tecnologie nel contesto delle reti di calcolo e comunicazione digitali su grandi aree.
The main aim of the course is to describe the main architectural features and the underlying technology of the diverse systems and equipment that is used in the field of networking and digital informatoion processing , and to provide specific examples of systems using such technologies. In the first module (Electronic Technologies) the focus will be on electronic devices and systems, while in the second module (Communication Tehcnologies) attention will be devoted to communication equipment.
The student who successfully completes the course will be able to demonstrate a solid knowledge of the main issues related to electronics and communication systems. The student will acquire the ability to understand the principle of operation of the main building blocks of electronic systems and evaluate performance metrics, to design electronic systems be considering different trade-offs (area, speed, power consumption and flexibility) by exploiting state-of-the-art computer aided design tools and high-level design methodologies for FPGA and semi-custom technologies. He or she will acquire the ability to design sensor based electronic systems including sensor data acquisition, conditioning and data fusion. The student will also acquire a general knowledge of the basic enabling technologies for wired (copper, fiber) and wireless communication systems; a specific knowledge of the main standard for communications in transport and access network, and will be able to evaluate such standards and technologies in the context of a wide-area digital communications and computing network.
Le conoscenze acquisite dagli studenti saranno verificate valutando la capacità di discutere i contenuti del corso utilizzando le terminologie più appropriate. Lo studente dovrà dimostrare la capacità di mettere in pratica ed eseguire con consapevolezza critica le attività illustrate o portate avanti con la guida del docente durante il corso. A questo scopo, lo studente potrebbe richiedere ai docenti di portare avanti attività pratiche di progetto per la parte relativa ai sistemi elettronici.
The student will be assessed on his/her demonstrated ability to discuss the main course contents using the appropriate terminology. The student must demonstrate the ability to put into practice and to execute, with critical awareness, the activities illustrated or carried out under the guidance of the teacher during the course. To this aim the student could request to the teachers to perform a practical design project for the electronic systems part.
Nozioni base di comunicazioni digitali e di reti di telecomunicazione.
Concetti base di fisica elementare e di reti logiche e binarie.
Basic notions of digital communications and telecommunication networks.
Basic knowlege of elemental physical concepts and of logical and binary networks.
Attività formative:
Frequenza del corso: Consigliata
Metodi di insegnamento:
Learning activities:
Attendance: Advised
Teaching methods:
MODULO 1: TECNOLOGIE ELETTRONICHE
CONCETTI PRELIMINARI. Presentazione dei contenuti del corso. Architetture dei sistemi di elaborazione digitale dei segnali. Conversione dell'informazione dal mondo analogico a quello digitale. Descrizione e caratteristiche principali dei convertitori AD e DA. Strutture circuitali e prestazioni dei convertitori AD and DA più comuni. [8 ore]
CIRCUITI ELETTRONICI DIGITALI. Richiami sulle reti logiche (reti combinatorie e sequenziali). L'Elettronica Digitale. Strutture, prestazioni e caratteristiche dei circuiti digitali. Breve presentazione delle tecnologie utilizzate nelle memorie. Reti digitali complesse: architettura basica di un computer. Rassegna dei linguaggi di descrizione dell'hardware (HDL) per il progetto di sistemi digitali. [16 ore]
PIATTAFORME ELETTRONICHE. Flusso di progetto basato su HDL. Piattaforme per l'implementazione di funzioni digitali. Piattaforme programmabili in software (MCU) and piattaforme programmabili in hardware (FPGA). Circuiti integrati per applicazioni specifiche. Definizioni e confronto di prestazioni tra le più comuni architetture programmabili quali MCU, DSP, GPU, FPGA and ASIC.
Caratteristiche e prestazioni di una piattaforma MCU (microcontrollore). Periferiche del calcolatore pensate per le applicazioni di cybersecurity. [18 ore]
METODOLOGIE DI PROGETTO HARDWARE/SOFTWARE. Esempi di progetto su logica programmabile di un calcolatore, tramite strumenti di integrazione di sistema e metodologie di progetto basate su HDL. [6 ore]
MODULE 2: COMMUNICATION TECHNOLOGIES
MODULE 1: ELECTRONIC TECHNOLOGIES
PRELIMINARY CONCEPTS. Course overview. Architecture of digital signal processing systems. Information conversion between the analog and digital domains. AD and DA converters description and characteristics. Circuit architectures and performance of the most common AD and DA converters. [8 hours]
DIGITAL ELECTRONIC CIRCUITS. Recalls about logic networks (combinational and sequential networks). Digital Electronics. Structure, performance and characteristics of digital circuits. Brief overview of memory technologies. Complex digital networks: basic computer architecture. Overview of hardware description languages (HDL) for digital system design. [16 hours]
ELECTRONIC PLATFORMS. HDL-based design flow. Platforms for implementation of digital functions. Software programmable (MCU) and hardware programmable platforms (FPGA). Application specific integrated circuits. Definition and performance comparison of the most common programmable architectures such as MCU, DSP, GPU, FPGA and ASIC.
Characteristics and performance of an MCU platform (MicroController Unit). Computer peripherals aimed at cybersecurity applications. [18 hours]
HARDWARE/SOFTWARE DESIGN METHODOLOGIES. Examples of a computer design based on system integration tools and HDL design methodologies on programmable logic. [6 hours]
MODULE 2: COMMUNICATION TECHNOLOGIES
MODULE 2: COMMUNICATION TECHNOLOGIES
LEARNING MATERIAL:
General:
Fiber Backbones for the Transport Network:
Cellular Networks:
Technologies for the last mile:
General Reference on Digital Communications:
MODULE 2: COMMUNICATION TECHNOLOGIES
LEARNING MATERIAL:
General:
Fiber Backbones for the Transport Network:
Cellular Networks:
Technologies for the last mile:
General Reference on Digital Communications:
Esame orale finale - due sessioni separate di circa 30 min, una per ciascun modulo
Final oral exam - two separate 30-min. interviews, one for each module
