Departamento de Informática e Estatística

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Programa de Ensino 20082

Aprovado pelo Departamento em: 25-6-2008

  1. Identificação: Visualizar em PDF
    • Disciplina: INE5351 - Tópicos Especiais em Arquitetura de Computadores I
    • Carga horária: 54 horas-aula      Teóricas: 36      Práticas: 18
    • Período: Início da oferta da disciplina até a presente data
  2. Curso(s):
    • Ciências da Computação (208)
  3. Requisito(s):
    • Ciências da Computação (208)
      • INE5355 - Sistemas Operacionais I
  4. Ementa:
    • Tópicos relevantes e novas tendências na área de Arquitetura de Computadores.
  5. Objetivo(s):
    • Geral: Introduzir noções de sistemas computacionais embutidos: hardware e software; descrever mecanismos de hardware, técnicas de software e suporte de sistema operacional adequados ao projeto de sistemas embutidos; familiarizar o aluno com os diferentes níveis de descrição de sistemas embutidos.
    • Específicos:
      1. Introduzir noções de linguagens de descrição de sistemas, de arquiteturas e de hardware.
      2. Informar o aluno sobre os processadores contemporâneos mais utilizados em sistemas computacionais embutidos.
      3. Familiarizar o aluno com os principais requisitos de sistemas embutidos: restrições de tempo real, baixo consumo e compactação de código.
      4. Familiarizar o aluno com ferramentas e metodologias de projeto de sistemas embutidos.
      5. Apresentar alternativas de implementação (ASICs, ASIPs, SOCs, FPGAS, cores).
      6. Prover ao aluno prática experimental em laboratório como o uso de linguagens de especificação, simulação e prototipação em lógica reconfigurável.
  6. Conteúdo Programático:
    • Contexto e noções de SOCs [6 horas-aula]
      • Terminologia e escopo
      • Áreas de aplicação e tendências
      • Paradigma de projeto baseado em plataforma
      • Exemplo real de um Sistema Integrado de Hardware e Software (SoC)
    • Especificação de Sistemas Embarcados [6 horas-aula]
      • Níveis e estilos de descrição: ESL, RTL, lógico, elétrico, layout
      • Linguagens de descrição de hardware (HDLs)
      • Linguagens de descrição de sistemas
      • Exemplos de linguagens de descrição contemporâneas: VHDL, Verilog, SystemC
    • Hardware para Sistemas Embutidos [11 horas-aula]
      • Entrada e saída
        • Sensores e atuadores
        • Circuitos Sample/Hold
        • Conversores A/D e D/A
      • Unidades de processamento
        • ASICs
        • Processadores
        • Lógica Reconfigurável
      • Memórias
        • Cache
        • Scratch-pad
    • Eficiência energética [8 horas-aula]
      • Consumo de energia em circuitos CMOS
      • Compilação consciente de energia
      • Variação dinâmica de tensão (DVS)
      • Gerenciamento dinâmico de potência
    • Redução de tamanho de código [5 horas-aula]
      • Uso de processadores com formato variável de instrução
      • Técnicas de compressão
      • Duplo conjunto de instruções
    • Prática experimental em laboratório [18 horas-aula]
      • Uso de SystemC para modelagem de componentes de hardware
      • Modelagem funcional de um componente de hardware (IP)
      • Integração do IP de hardware em uma plataforma de projeto
      • Modelagem RTL do IP
      • Validação funcional da descrição RTL do IP em relação ao modelo de referência.
  7. Bibliografia Básica:
    • Peter Marwedel, “Embedded System Design”, Kluwer Academic Publishers, 2003. (ISBN 1-4020-7690-8)
  8. Bibliografia Complementar:
    • Peter J. Ashenden, “The Student’s Guide to VHDL”, Morgan Kaufmann Publishers, Inc., 1994. (ISBN 1-55860-520-7)
    • John Hennessy and David Patterson, “Computer Architecture: a Quantitative Approach”, 3rd edition, Morgan Kaufmann Publishers,Inc., 2003. (ISBN 1-55860-724-2)