Nombre: ARQUITECTURAS HARDWARE DE COMUNICACIONES
Código: 505104005
Carácter: Obligatoria
ECTS: 6
Unidad Temporal: Cuatrimestral
Despliegue Temporal: Curso 4º - Primer cuatrimestre
Menciones/Especialidades:
Lengua en la que se imparte: Castellano
Carácter: Presencial
Nombre y apellidos: GARRIGÓS GUERRERO, FRANCISCO JAVIER
Área de conocimiento: Arquitectura y Tecnología de Computadores
Departamento: Electrónica, Tecnología de Computadores y Proyectos
Teléfono: 968326461
Correo electrónico: javier.garrigos@upct.es
Horario de atención y ubicación durante las tutorias:
lunes - 11:00 / 14:00
ANTIGONES, planta 1, Despacho Despacho 9
jueves - 11:00 / 14:00
ANTIGONES, planta 1, Despacho Despacho 9
Titulaciones:
Doctor en Doctor en la Universidad Politécnica de Cartagena (ESPAÑA) - 2002
Ingeniero en Ingeniero Industrial en la Universidad de Murcia (ESPAÑA) - 1995
Categoría profesional: Profesor Titular de Universidad
Nº de quinquenios: 5
Nº de sexenios: 3 de investigación y 1 de transferencia
Curriculum Vitae: Perfil Completo
Nombre y apellidos: MARTÍNEZ ÁLVAREZ, JOSÉ JAVIER
Área de conocimiento: Arquitectura y Tecnología de Computadores
Departamento: Electrónica, Tecnología de Computadores y Proyectos
Teléfono: 968326462
Correo electrónico: jjavier.martinez@upct.es
Horario de atención y ubicación durante las tutorias:
lunes - 16:00 / 18:00
ANTIGONES, planta 2, Despacho Nº 15
Se recomienda solicitar cita por correo electrónico: jjavier.martinez@upct.es
jueves - 10:00 / 14:00
ANTIGONES, planta 2, Despacho Nº 15
Se recomienda solicitar cita por correo electrónico: jjavier.martinez@upct.es
Titulaciones:
Categoría profesional: Profesor Titular de Universidad
Nº de quinquenios: 4
Nº de sexenios: 2 de investigación
Curriculum Vitae: Perfil Completo
[CG3 ]. Conocimiento de materias básicas y tecnologías, que le capacite para el aprendizaje de nuevos métodos y tecnologías, así como que le dote de una gran versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones.
[T1 ]. Capacidad de construir, explotar y gestionar las redes, servicios, procesos y aplicaciones de telecomunicaciones, entendidas éstas como sistemas de captación, transporte, representación, procesado, almacenamiento, gestión y presentación de información multimedia, desde el punto de vista de los servicios telemáticos
[T4 ]. Capacidad de describir, programar, validar y optimizar protocolos e interfaces de comunicación en los diferentes niveles de una arquitectura de redes
[TR2 ]. Trabajar en equipo
[TR3 ]. Aprender de forma autónoma
Al finalizar el plan formativo, el estudiante debe ser capaz de:
Desarrollar la habilidad de diseñar arquitecturas de cómputo de aplicación específica, fundamentalmente para aplicaciones en sistemas empotrados, móviles y de comunicaciones.
Desarrollar la habilidad de saber seleccionar y utilizar las diferentes tecnologías de circuitos integrados más adecuadas para la implementación de una arquitectura de cómputo: ASICs, dispositivos programables, microcontroladores, DSPs.
Desarrollar la habilidad de análisis de requisitos y prestaciones de un sistema de cómputo, atendiendo a diferentes criterios, como capacidad de cómputo, consumo, comunicaciones, tamaño, o coste.
Desarrollar la habilidad de implementar sistemas microelectrónicos complejos, utilizando técnicas de codiseño hardware/software, herramientas de diseño electrónico y lenguajes (VHDL, ensamblador, C) más adecuados disponibles.
Desarrollar la habilidad de diseñar sistemas basados en cores IP (sistemas y redes en un chip), y periféricos de aplicación específica que utilicen estándares usuales de comunicaciones con otros dispositivos: controladores de memoria DDRSDRAM, flash, Ethernet, I2C, SPI, RS-232, etc.
Arquitecturas de cómputo avanzadas. Sistemas de Entrada/Salida. Interfaces de alta velocidad. Diseño mediante dispositivos reconfigurables. Evaluación del rendimiento.
Bloque I.- Sistemas en un Chip.
1.1. Sistemas Empotrados. Definición, tipos y características
1.2. Sistemas en un Chip. Definición, tipos y características
1.3. Tecnologías de dispositivos ASICs
1.4. Tecnologías de dispositivos programables
Bloque II.- Arquitecturas de cómputo de Aplicación Específica. Sistemas empotrados
2.1. Lenguajes de Transferencia de Registros. Diagramas ASM
2.2. Diseño de Unidades de Control
2.3. Diseño de Rutas de Datos dedicadas y genéricas
2.4. Diseño de microprocesadores dedicados y de propósito general
Bloque III.- Metodologías de codiseño Software/Hardware. Diseño basado en cores
3.1. Herramientas de codiseño software/hardware y diseño ESL
3.2. Diseño basado en cores y módulos IP para sistemas y redes en un chip
3.3. Interfases y periféricos de comunicaciones de propósito general
3.4. Interfases y periféricos dedicados
Bloque IV.- Introducción al paralelismo y análisis de prestaciones
4.1. Paralelismo implícito y explícito. Tipos de arquitecturas paralelas
4.2. Introducción al análisis de prestaciones
Práctica 1.- Diseño, simulación y síntesis de un Sistema Digital dedicado.
Se desarrollará la arquitectura un componente básico para procesamiento digital de señal Entregable 1.1. Se requiere entregar un informe con los resultados obtenidos.
Práctica 2.- Diseño de una arquitectura de aplicación específica basada en microprocesador.
Se implementará un sistema de cómputo sencillo pero completo basado en microprocesador de 8 bits. Tanto el procesador como sus periféricos serán diseñados total o parcialmente por los estudiantes. Entregable 2.1. Se requiere entregar un informe con los resultados obtenidos
Práctica 3.- Diseño de un SoC basado en cores de microprocesador y módulos IP.
Se implementará una arquitectura de cómputo compleja con microprocesador de 32bits basada en cores prediseñados, a los que se podrán añadir cores implementados por los estudiantes. Entregable 3.1. Se requiere entregar un informe con los resultados obtenidos.
La Universidad Politécnica de Cartagena considera como uno de sus principios básicos y objetivos fundamentales la promoción de la mejora continua de las condiciones de trabajo y estudio de toda la Comunidad Universitaria. Este compromiso con la prevención y las responsabilidades que se derivan atañe a todos los niveles que integran la Universidad: órganos de gobierno, equipo de dirección, personal docente e investigador, personal de administración y servicios y estudiantes. El Servicio de Prevención de Riesgos Laborales de la UPCT ha elaborado un "Manual de acogida al estudiante en materia de prevención de riesgos" que puedes encontrar en el Aula Virtual, y en el que encontraras instrucciones y recomendaciones acerca de cómo actuar de forma correcta, desde el punto de vista de la prevención (seguridad, ergonomía, etc.), cuando desarrolles cualquier tipo de actividad en la Universidad. También encontrarás recomendaciones sobre cómo proceder en caso de emergencia o que se produzca algún incidente. En especial, cuando realices prácticas docentes en laboratorios, talleres o trabajo de campo, debes seguir todas las instrucciones del profesorado, que es la persona responsable de tu seguridad y salud durante su realización. Consúltale todas las dudas que te surjan y no pongas en riesgo tu seguridad ni la de tus compañeros.
Part I.- Systems on a Chip.
1.1. Embedded systems. Definition, types and characteristics.
1.2. Systems on a Chip. Definition, types and characteristics.
1.3. ASIC technologies
1.4. Programmable devices technologies
Part II.- Application-specific computing architectures. Embedded systems.
2.1. Register-Transfer-Level Languages and ASM diagrams
2.2. Design of Control Units
2.3. Design of dedicated and generic data-paths
2.4. Design of dedicated and general-purpose microprocessors
Part III.- HW/SW co-design methodologies and IP core based design
3.1. ESL tools and WH/SW co-design
3.2. IP based design for SoCs and NoCs
3.3. General purpose Interfaces and peripherals
3.4. Dedicated interfaces and peripherals
Part IV.- Introduction to parallelism and performance analysis
4.1. Implicit vs. explicit parallelism. Types of parallel architectures
4.2. Introduction to the performance analysis
Bloque I.- Sistemas en un Chip.
- Saber seleccionar y utilizar las diferentes tecnologías de circuitos integrados más adecuadas para la implementación de una arquitectura de cómputo: ASICs, dispositivos programables, microcontroladores, DSPs.
- Conocer los procesos y etapas básicos en el diseño de circuitos integrados.
- Conocer la arquitectura de las plataformas de cómputo basadas en SoCs actuales en diferentes ámbitos: telefonía, comunicaciones, etc.
Bloque II.- Arquitecturas de cómputo de Aplicación Específica. Sistemas empotrados
- Operar con dispositivos lógicos programables.
- Aprender a diseñar componentes/subsistemas digitales utilizando lenguajes de descripción hardware.
- Desarrollar la habilidad de implementar sistemas microelectrónicos complejos, utilizando técnicas de codiseño hardware/software, herramientas y lenguajes (VHDL, ensamblador, C,¿) más adecuados disponibles.
Bloque III.- Metodologías de codiseño Software/Hardware. Diseño basado en cores
- Conocer las diferentes metodologías de diseño electrónico.
- Saber utilizar dispositivos lógicos programables para la implementación de SoCs, integrando microprocesadores y componentes de catálogo junto con subsistemas de diseño propio que utilicen estándares usuales de comunicaciones con otros dispositivos: controladores de memoria, Ethernet, I2C, SPI, RS-232, etc.
Bloque IV.- Introducción al paralelismo y análisis de prestaciones
- Desarrollar la habilidad de analizar requisitos y prestaciones de un sistema de cómputo, atendiendo a diferentes criterios, como capacidad de cómputo, consumo, comunicaciones, tamaño, o coste.
Clase en aula convencional: teoría, problemas, casos prácticos, seminarios, etc
Clase en la que se explican contenidos teóricos
Clase en la que se resuelven ejercicios y problemas relacionados con la aplicación de los contenidos teóricos explicados previamente
30
100
Clase en laboratorio: prácticas
Clase de laboratorio para poner en práctica los contenidos explicados en clase
27
100
Actividades de evaluación (sistema de evaluación continua)
Pruebas de evaluación escritas u orales. Exposición y demostración de los proyectos de prácticas desarrollados. Puede incluir una fase final de debate con el profesor.
3
100
Trabajo del estudiante: estudio o realización de trabajos individuales o en grupo
Tiempo que el estudiante debe dedicar a preparar ejercicios propuestos o informes de laboratorio
Tiempo que el estudiante debe dedicar al estudio de los contenidos explicados en clase
120
0
Trabajo práctico de laboratorio
Evaluación de los proyectos de trabajos de laboratorio. Los estudiantes deberán entregar un informe con los resultados de cada práctica en los plazos establecidos, según un proceso de evaluación continua. Se podrá contemplar una entrevista con los estudiantes sobre la práctica. Se evaluan todos los resultados del aprendizaje, en función de la calidad de la solución adoptada, los resultados optenidos, la calidad de la documentación y las respuestas aportadas en la entrevista en su caso.
50 %
Exámenes escritos y/u orales (evaluación de contenidos teóricos, aplicados y/o prácticas de laboratorio)
Pruebas de evaluación escrita, compuestas por una parte de cuestiones cortas sobre los contenidos teóricos de la asignatura y una parte de resolución de problemas similares a los explicados en clase. Se evaluan todos los resultados del aprendizaje.
50 %
Entregables de ejercicios y/o prácticas
Entregables de prácticas de laboratorio o trabajos específicos.
Los trabajos específicos (optativos) contarán como prácticas adicionales.
0 %
Trabajo práctico de laboratorio
Evaluación de los proyectos de trabajos de laboratorio. Los estudiantes deberán entregar un informe con los resultados de cada práctica en los plazos establecidos, según un proceso de evaluación continua. Se podrá contemplar una entrevista con los estudiantes sobre la práctica. Se evaluan todos los resultados del aprendizaje, en función de la calidad de la solución adoptada, los resultados optenidos, la calidad de la documentación y las respuestas aportadas en la entrevista en su caso.
50 %
Exámenes escritos y/u orales (evaluación de contenidos teóricos, aplicados y/o prácticas de laboratorio)
Pruebas de evaluación escrita, compuestas por una parte de cuestiones cortas sobre los contenidos teóricos de la asignatura y una parte de resolución de problemas similares a los explicados en clase. Se evaluan todos los resultados del aprendizaje
50 %
- Para superar la asignatura será necesario obtener un mínimo de 4 puntos sobre 10 en las actividades de evaluación con peso igual o superior al 30% de la nota.
- Si un estudiante se presenta a una actividad del sistema de evaluación final habiendo superado las calificaciones mínimas de la actividad correspondiente del sistema de evaluación contínua debe renunciar a la calificación obtenida en dicha actividad del sistema de evaluación continua.
Autor: Garrigós Guerrero, Francisco Javier
Título: Síntesis de sistemas digitales con VHDL
Editorial: Universidad Politécnica de Cartagena
Fecha Publicación: 2003
ISBN: 8495781271
Autor: Nurmi, Jari
Título: Processor design system-on-chip computing for ASICs and FPGAs
Editorial: Springer
Fecha Publicación: 2010
ISBN: 9789048173853
Autor: Hwang, Enoch O.
Título: Digital logic and microprocessor design with interfacing
Editorial: Thomson
Fecha Publicación: 2018
ISBN: 9781305859470
Autor: Silage, Dennis
Título: Embedded design using programmable gate arrays
Editorial: Bookstand
Fecha Publicación: 2008
ISBN: 9781589094864
Autor: Bayley, Brian
Título: ESL design and verification a prescription for electronic system level methodology
Editorial: Morgan Kaufmann,
Fecha Publicación: 2007
ISBN: 9780123735515
Autor: Lloris Ruiz, Antonio
Título: Sistemas digitales
Editorial: McGraw-Hill
Fecha Publicación: 2003
ISBN: 8448121465
Autor: Hwang, Enoch O.
Título: Digital logic and microprocessor design with VHDL
Editorial: Thomson
Fecha Publicación: 2006
ISBN: 0534465935
Autor: Angulo Usategui, José María
Título: Electrónica fundamental 5 teoria y práctica, desde la válvula hasta el circuito integrado
Editorial: Paraninfo
Fecha Publicación: 1984
ISBN: 8428313067
Autor: Tocci, Ronald J.
Título: Sistemas digitales principios y aplicaciones
Editorial: Prentice Hall
Fecha Publicación: 2007
ISBN: 9789702609704
Autor: Floyd, Thomas L.
Título: Fundamentos de sistemas digitales
Editorial: Prentice-Hall
Fecha Publicación: 2006
ISBN: 9788490353011
Autor: Rajsuman, Rochit.
Título: System-on-a-chip
Editorial: Artech House,
Fecha Publicación: 2000
ISBN: 1580531075
Autor: Benini, Luca
Título: Networks on chips
Editorial: Elsevier Morgan Kaufmann Publishers,
Fecha Publicación: 2006
ISBN: 9780123705211
Autor: Angulo Usategui, Jose María
Título: Electrónica fundamental 7 problemas de electrónica, resueltos y con soluciones
Editorial: Paraninfo
Fecha Publicación: 1985
ISBN: 8428313644
Autor: Angulo Usategui, José María
Título: Electrónica fundamental 5 teoria y práctica, desde la válvula hasta el circuito integrado
Editorial: Paraninfo
Fecha Publicación: 1984
ISBN: 8428313067
Autor: Hayes, John P.
Título: Introducción al diseño lógico digital John P. Hayes
Editorial: Addison-Wesley Iberoamericana
Fecha Publicación: 1996
ISBN: 0201625903
Autor: Angulo Usategui, José María
Título: Electrónica fundamental 6 teoria y práctica, desde la válvula hasta el circuito integrado
Editorial: Paraninfo
Fecha Publicación: 1986
ISBN: 8428313067
Autor: Angulo Usategui, José María
Título: Electrónica fundamental 1 teoría y práctica: desde la válvula hasta el circuito integrado
Editorial: Paraninfo
Fecha Publicación: 1988
ISBN:
Autor: Benini, Luca
Título: Networks on chips[Recurso electrónico] technology and tools
Editorial: Morgan Kaufmann,
Fecha Publicación: 2006
ISBN: 0123705215
- Aula Virtual (http://moodle.upct.es)
- www.xilinx.com, www.digilentinc.com.
- Manuales de las herramientas de diseño empleadas en prácticas