Dr. Baruch Zoltan Francisc
Profesor

Sisteme de calcul dedicate

Programa analitică a cursului




INTRODUCERE

SISTEME DE CALCUL DEDICATE
APLICAȚII
CARACTERISTICI
TEHNOLOGII
  • Tehnologii de procesoare: Procesoare de uz general; Procesoare dedicate; Procesoare specifice aplicației
  • Tehnologii de fabricație: VLSI; ASIC; PLA; PAL; CPLD; FPGA
  • Tehnologii de proiectare

MODELE ȘI LIMBAJE PENTRU SPECIFICAȚIA SISTEMELOR

INTRODUCERE
TIPURI DE MODELE
  • Modele orientate pe stare
  • Modele orientate pe activitate
  • Modele orientate pe structură
  • Modele orientate pe date
  • Modele eterogene
MODELE ȘI LIMBAJE
EXEMPLU
MODELE ORIENTATE PE STARE
  • Automat cu stări finite
  • Automat cu stări finite și căi de date
  • Rețea Petri
  • Automat cu stări finite ierarhice concurente
MODELE ORIENTATE PE ACTIVITATE
  • Graf al fluxului de date
  • Graf al fluxului de control
MODELE ORIENTATE PE STRUCTURĂ
MODELE ORIENTATE PE DATE
  • Diagrama entitate-relație
  • Diagrama Jackson
MODELE ETEROGENE
  • Graf al fluxului de control/date
  • Diagrama de structură
  • Model obiectual
  • Automat de stare al programului
LIMBAJE PENTRU SPECIFICAȚIA SISTEMELOR
  • Cerințe pentru specificația sistemelor dedicate
  • Verilog
  • HardwareC
  • SystemC
  • Statecharts
  • SysML: Prezentare generală; Blocuri; Diagrama de definiție a blocurilor; Diagrama internă a blocului; Cerințe; Diagrama parametrică

INTERFEȚE DE COMUNICAȚIE

INTERFEȚE SERIALE
  • Interfața RS-232: Modelul comunicației seriale; Tipuri de comunicație serială; Comunicația asincronă; Comunicația sincronă; Standardul RS-232; Semnalele interfeței RS-232; Controlul fluxului de date; Cabluri seriale; Exemplu de interfață RS-232
  • Interfața RS-422
  • Interfața RS-485
  • Interfața I2C: Prezentare generală; Condiții de start și de stop; Validitatea datelor; Transferuri pe magistrală; Versiuni; Exemplu de interfață I2C
  • Interfața SPI: Prezentare generală; Semnalele interfeței; Funcționarea; Avantaje și dezavantaje; Aplicații; Comparație cu interfața I2C; Exemplu de interfață SPI
  • Interfața USB: Prezentare generală; Caracteristici; Topologia magistralei; Versiuni USB; Cabluri și conectori; Interfața electrică; Tipuri de transfer; Exemplu de interfață USB
  • Interfața IEEE 1394: Prezentare generală; Caracteristici; Cabluri și conectori; Topologia conexiunilor; Protocolul magistralei
  • Interfața CAN: Prezentare generală; Transmisia datelor; Formatul mesajelor; Aplicații; Exemple de circuite de interfață; Interfața FlexRay
INTERFEȚE PARALELE
  • Interfața PCI-104
  • Interfața CompactPCI
  • Interfața Embedded PCI-X
INTERFEȚE FĂRĂ FIR
  • Interfața IrDA: Interfața fizică; Modulația; Formatul datelor; Stiva de protocoale
  • Interfața Bluetooth: Semnale de ceas; Frecvențe radio; Clase de dispozitive; Versiuni; Avantaje; Dezavantaje
  • Interfața IEEE 802.11: Standardul original 802.11; IEEE 802.11b; IEEE 802.11g; IEEE 802.11n; Avantaje; Dezavantaje

PERIFERICE PENTRU SISTEME DEDICATE

CONTOARE ȘI CONTOARE DE TIMP
  • Contoare
  • Contoare de timp
  • Contor de timp simplu
  • Contor de timp cu semnal de terminare
  • Contor de timp cascadat
  • Contor de timp cu prescalare
  • Contor de timp pentru supraveghere
CONTROLERE LCD
CONTROLERE PENTRU MINITASTATURI
CONVERTOARE A/D
CONVERTOARE D/A
CEASURI DE TIMP REAL
MODULATOARE ÎN LĂȚIME A IMPULSURILOR
SENZORI
  • Senzori de temperatură
  • Senzori de lumină
  • Accelerometre
  • Senzori de presiune
  • Senzori pentru câmpul magnetic
CONTROLERE PENTRU COMANDA MOTOARELOR

MICROCONTROLERE

MICROCONTROLERE 8051
  • Arhitectura 8051
  • Organizarea memoriei: Memoria de program; Memoria internă de date; Memoria externă de date
  • Registre cu funcții speciale
  • Porturi de I/E
MICROCONTROLERE PIC
  • Prezentare generală
  • Arhitectura PIC24H
MICROCONTROLERE AVR
  • Prezentare generală: Microcontrolere tinyAVR; Microcontrolere megaAVR; Microcontrolere XMEGA; Microcontrolere AVR32
  • Arhitectura ATmega: Nucleul UCP; Tipuri de memorii; Porturi de I/E
MICROCONTROLERE DSP

PROCESOARE DEDICATE

PROCESOARE ARM
  • Istoric
  • Modelul de programare ARM
  • Versiuni ale arhitecturii ARM
  • Exemple de procesoare ARM
  • Extensia Thumb
  • Extensia DSP
  • Extensia Jazelle
PROCESOARE PowerPC
  • Prezentare generală
  • Versiuni ale arhitecturii PowerPC
  • Microcontrolere PowerQUICC
  • Microcontrolere QorIQ
PROCESOARE INTEL
  • Microarhitectura XScale: Bufferul pentru destinația salturilor; Memoriile cache; Unitățile de gestiune ale memoriilor; Coprocesorul MAC; Interfața pentru coprocesoare; Magistrala internă pentru memorie; Unitatea de depanare
  • Procesoare de rețea: Procesorul de rețea IXP465
  • Procesorul media CE 3100
PROCESOARE AMD
  • Procesoarele AMD Geode: Procesoarele Geode LX
  • Procesoarele AMD64: Arhitectura Direct Connect; Tehnologia HyperTransport; AMD Sempron 200U, 210U; AMD Turion Neo X2; AMD Athlon Neo X2
SISTEME BAZATE PE CIRCUITE FPGA
  • Cypress PSoC
  • Altera NIOS II
  • Xilinx Virtex-4

DEZVOLTAREA PROGRAMELOR

DEZVOLTAREA PROGRAMELOR DEDICATE
ETAPELE DEZVOLTĂRII PROGRAMELOR
  • Compilarea
  • Linkeditarea
  • Relocarea
MONITOARE DE DEPANARE
  • Monitorul RedBoot
DEPANATOARE LA DISTANȚĂ
  • Depanatorul GNU: Prezentare generală; Protocolul RSP; Exemple de comenzi GDB
EMULATOARE
SIMULATOARE
INSTRUMENTE HARDWARE
COMUNICAȚIA PROGRAMELOR CU PERIFERICELE
  • Registre de control și de stare
  • Drivere pentru periferice

SISTEME DE OPERARE DEDICATE

PROCESE
COMUNICAȚIA ÎNTRE PROCESE
SINCRONIZAREA ÎNTRE PROCESE
PLANIFICAREA PROCESELOR
  • Planificarea în timp real
  • Puncte de planificare
  • Blocarea și deblocarea
TRATAREA ÎNTRERUPERILOR
CARACTERISTICI DE TIMP REAL
EXEMPLE DE SISTEME DE OPERARE DEDICATE
  • Windows CE și Windows XP Embedded
  • Embedded Linux
  • eCOS

IMPLEMENTAREA SISTEMELOR DEDICATE

INTRODUCERE
GESTIUNEA TASKURILOR
OPTIMIZĂRI DE NIVEL ÎNALT
  • Conversia din virgulă mobilă în virgulă fixă
  • Transformări simple ale buclelor
  • Divizarea buclelor
PARTIȚIONAREA HARDWARE/SOFTWARE
COMPILATOARE PENTRU SISTEME DEDICATE
  • Introducere
  • Compilarea pentru reducerea energiei
  • Compilarea pentru procesoarele de semnal
SCALAREA TENSIUNII ȘI GESTIUNEA ENERGIEI
  • Scalarea dinamică a tensiunii
  • Gestiunea dinamică a energiei
EXEMPLU DE SISTEM INTEGRAT


Actualizat la: 28 septembrie 2013