طراحی IC/FPGA دیجیتال - بخش 1 - دروازه‌های CMOS و مسیر داده‌ حسابی

آنچه یاد خواهید گرفت:

• مبانی نظریه دروازه‌های CMOS
• استفاده از ترانزیستورهای CMOS برای ساخت هر نوع دروازه منطقی
• عوامل تأثیرگذار بر تأخیر سلول (PVT)
• رفتار لچ و DFF
• درک عمیق زمان‌های راه‌اندازی و انتظار
• معماری جمع‌کننده‌ها (رپیل، کارتای، کارت نگاه‌ داشتن، جمع‌کننده درختی)
• استفاده از معماری ایده‌آل از جمع‌کننده‌ها برای بهینه‌سازی طراحی‌ خود
• عملیات حسابی روی اعداد حقیقی و هر تابع ریاضی دیگر
• پشتیبانی فنی از طریق سیستم پرسش و پاسخ یودمی

پیش‌نیازهای دوره

• دانش اولیه در اصول دیجیتال
• آشنایی اولیه با زبان برنامه‌نویسی C یا ++C

توضیحات دوره

این بخش، اصول اولیه طراحی SOC و FPGA است، همانند مصالح ساخت آسمان‌خراش‌ها

محتوای بخش 1 عبارتند از:

• رفتار و ویژگی‌های دروازه CMOS - مدل سوئیچ، زمان انتقال، زمان تأخیر، گوشه‌های PVT
• استفاده از دروازه CMOS برای ساخت دروازه‌های منطقی اولیه - NAND و NOR و XOR و mUX
• ساخت مسیر داده‌ حسابی با دروازه‌های منطقی اولیه - جمع‌کننده، تفاضل‌گیر، ضرب‌کننده و تقسیم‌کننده - یادگیری ایده‌های معماری سخت‌افزار پشت آنها و استفاده از آنها برای بهینه‌سازی طراحی‌ خود

نکته:

این بخش 1 از دوره کامل طراحی IC دیجیتال و FPGA است.

در این دوره، اصول طراحی IC دیجیتال و FPGA را با بیش از 12 تمرین کدنویسی و 3 پروژه دوره معرفی می‌کنیم.

بخش نظری

• ترانزیستور MOS -> سلول‌های منطقی -> مسیر داده حسابی -> زبان Verilog -> بلوک‌ها و معماری‌های سخت‌افزاری رایج -> STA (انتظام زمانی استاتیک) -> باس داخل تراشه (APB/AHB-Lite/AXI4) -> طراحی کم‌مصرف -> DFT -> SOC (در سطح میکروکنترلر)
• بلوک‌ها و معماری‌های عملکردی - FSM، پایپ‌لاین، ار‌بیتر، CDC و FIFO هم‌زمان، FIFO غیرهمزمان، پینگ‌پونگ، پایپ‌لاین با کنترل، پنجره کشویی، خطرات پایپ‌لاین و مسیر فوروارد، systolic
• پروژه‌ها - الگوریتم SHA-256 با رابط ساده، SHA-256 با رابط APB/AXI، کنترلر DMA دو بعدی با رابط‌های APB/AXI

پس از توضیح هر معماری سخت‌افزاری، تمرین کدنویسی همراه با کد مرجع را ارائه خواهم داد. سختی کد از چند خط تا پنجاه خط، بیش از صد خط، و حدود 200 خط خواهد بود. نهایتاً پروژه بزرگ نهایی بیش از 1000 خط است.

امیدواریم این موارد، مهارت‌ها و دانش‌های اساسی باشد که برای ورود به این حوزه نیاز دارید.

سعی می‌کنیم بهترین توضیحات را درباره چیستی، چگونگی و چرایی را ارائه دهیم و شما را در مسیر بهتر انجام دادن این کار در این دوره تشویق کنیم.

این دوره برای چه کسانی مناسب است؟

• دانشجویان دوره کارشناسی ارشد در مهندسی برق یا رشته‌های مرتبط
• مهندسان طراحی و اعتبارسنجی IC با 0 تا 2 سال تجربه