Mikrorendszerek tervezése

System on a Chip Design

A tantárgyleírás hatályossága

Hatályosság kezdete:

2026. March 21.

Hatályosság vége:

—

Tantárgy neve (magyarul, angolul)

Mikrorendszerek tervezése

System on a Chip Design

Tantárgykód

BMEVIMIMA14

Tantárgyjelleg

—

Képzési szint

—

Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves)

Kurzustípus	elmélet	gyakorlat	laboratóriumi gyakorlat
óraszám (heti)	2	1	0
jelleg (kapcsolt/önálló)	—	kapcsolt	—

Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa

vizsga

Tantárgy kreditértéke

Tantárgyfelelős

Raikovich Tamás

beosztás: tanársegéd

elérhetőség: raikovich.tamas@vik.bme.hu

Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység

Mesterséges Intelligencia és Rendszertervezés Tanszék

Kar

Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Tantárgy weboldala

http://www.mit.bme.hu/oktatas/targyak/VIMIMA14

Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege

—

Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel

nincs

Célkitűzés

Tantárgyprogram

Oktatási hét	Tematika
1. hét	Dedikált és általános célú mikrorendszerek. Megvalósítási lehetőségek programozható áramkörökkel, az FPGA-k tulajdonságai. Komplex vezérlések realizálása. Magas szintű állapotgép, általános célú vezérlő.
2. hét	Egy tipikus mikrovezérlő belső felépítésének elemzése. A konfigurálható mikroprocesszor struktúrák előnyei. Utasításkészlet, működési modell, adatstruktúra kialakítása.
3. hét	FPGA alapú beágyazott mikrorendszerek tervezése mikrovezérlőkkel. Funkcionális modulok - IP (Intellectual Property) alkalmazása a tervezésben, az újrahasznosíthatóság előnyei. FPGA alapú 8- 16- és 32- bites mikrovezérlők (főként: Picoblaze, MiniRisc, Microblaze, Zynq).
4. hét	A System-on-Chip rendszerek központi építőeleme: az áramkörön belüli kommunikációs hálózat. Egyszerű buszok, hierarchikus buszok. Fontosabb buszstruktúrák áttekintése. (főként: LMB, PLB, Amba, AXI,Whisbone)
5. hét	Hardver-szoftver szétválasztás, realizációs opciók és költségeik. Alkalmazás specifikus funkcionális egységek adatfolyam tervezésének lépései. Hardveres gyorsító rendszerek beépítésének technológiája.
6. hét	FPGA alapú mikrorendszerek hardver fejlesztése a gyakorlatban 1. A fontosabb FPGA gyártók által támogatott rendszermegoldások ismertetése. Xilinx EDK (Embedded Development Kit) megismerése.
7. hét	FPGA alapú mikrorendszerek hardver fejlesztése a gyakorlatban 2. Gyári IP magok összeépítése. Saját periféria létrehozása. Nagyteljesítményű jelfeldolgozó magok illesztése. Magasszintű HW tervezés korszerű módszerei.
8. hét	Fejlesztéstámogató eszközök az SoPC rendszerekhez a gyakorlatban. Szimulátorok, busz funkcionális modellek, teszt generátorok.
9. hét	Beágyazott logikai analizátor. Szoftveres debugger használata. Hardver-szoftver együttes fejlesztés és debuggolás. Profiling, végrehajtási idő elemzés.
10. hét	Firmware és szoftver fejlesztési eszközök a gyakorlatban 1. Hardver-szoftver együttes tervezés módszertana. Eszköz független GCC technológiai platform. Fordítók, linkerek, assemblerek és használatuk.
11. hét	Firmware és szoftver fejlesztési eszközök a gyakorlatban 2. Az Eclipse GUI és szolgáltatásai egy tipikus projekt fejlesztés során. Bare-metal, mikrokernel és Linux operációs rendszerek kialakítása.
12. hét	Linux operációs rendszerek használata SoPC platformon 1. Operációs rendszer rétegei. BSP (Board Support Package) kialakítása, eszközfa (device-tree) használata.
13. hét	Linux operációs rendszerek használata SoPC platformon 2. Kernel fordítás saját hardver platformon. Kernel modul (driver) fejlesztése egyedi IP modulhoz.
14. hét	A mikrorendszerek fejlődésének áttekintése, várható trendek, irányzatok. Új típusú eszközök, processzorok, fejlesztési technológiák.

A korszerű elektronikai berendezések felépítésében domináns módon jelentkezik az egyetlen áramkörben történő teljes rendszer megvalósítás igénye. Ez az SoC (System on a Chip) koncepció valódi VLSI technológia mellett lehetővé teszi az analóg komponensek integrálását is, de sok szempontból ígéretes a SoPC (System on a Programmable Chip), az FPGA-k használatán alapuló digitális mikrorendszer fejlesztési technológia is. A tárgy célkitűzése, hogy gyakorlatorientáltan bemutassa az FPGA alapú, SoPC rendszer tervezésének egyes fázisait.

Tanulmányi eredmények

Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:

Tudás

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Képességek

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Attitűd

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Autonómia és felelősség

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Oktatási módszertan

Előadás és gyakorlat

Tanulástámogató anyagok

Online források

Előadás jegyzet és segédletek a tárgy honlapján elérhetők; James O. Hamblen, M.D. Furman: Rapid Prototyping of Digital; Systems, Kluwer Academic Publisher ISBN 0-7923-8604-3; Z. Salcic, A. Samilagic: Digital System Design and; Prototyping Using Field programmable Logic, Kluwer Academic Publisher ISBN; 0-7923-9935-8; Ronald Sass and Andrew G. Schmidt: Embedded Systems Design; with Platform FPGAs: Principles and Practices. ISBN: 978-0123743336

A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek

Tudás típusú kompetenciák

(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

Digitális technika

Képesség típusú kompetenciák

(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

nincs

Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák

(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)

Digitális technika

Általános szabályok

Követelmények: Aláírást az kaphat, aki a félévközi követelményt, az előírt tervezési feladatot elfogadható minőségben legkésőbb a pótlási hét végéig teljesíti. Az aláírás megszerzése a vizsgára jelentkezés feltétele. A tárgyból írásbeli vizsgát tartunk, vizsgaidőszakban, 3 alkalommal. A végleges félévi jegyet a vizsgán elért eredmény (75%) és a félévközi tervezési feladatra kapott értékelés (25%) együttesen határozza meg. Pótlási lehetőségek: A házi feladat a szorgalmi időszakban vagy a pótlási hét végéig beadható.

Teljesítményértékelési módszerek

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya

Nincs megadva részarány.

Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Vizsgarészek részaránya

Nincs megadva részarány.

Érdemjegy megállapítása

Nincs megadva érdemjegy határ.

Jelenléti és részvételi követelmények

Nincs megadva jelenléti követelmény.

Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai

Nincs megadva.

Rövid leírás

Nincs megadva.

Részletes leírás

Nincs megadva.

Ajánlott tantárgyak

Nincs

A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka

Nincs megadva munkaidő bontás.

Tantárgykövetelmények hatályossága

Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:

—

Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:

—

Tantervi elhelyezés

Nincsenek rögzített tantervi elhelyezések ehhez a tárgyverzióhoz.