Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage

•  für ein gegebenes Problem eine effiziente Partitionierung in Hardware und Software vorzunehmen
•  die Auswirkungen einer Entscheidung für SW- oder HW-Lösung einzuschätzen
• maßgeschneiderte Hardware Komponenten für einen Soft-Core Prozessor zu entwickeln und zu integrieren
•  selbständig im Team ein herausforderndes kleiners Projekt zu bewältigen
•  das Zeitmanagement für ein kleines Projekt zu bewältigen

Lösung einer praktischen Aufgabe aus dem Bereich des HW-SW Codesign - Entwurf, Inbetriebnahme und Optimierung eines Gesamtsystems aus Prozessor, selbst entworfenen HW-Modulen (auf FPGA), Software (incl. Treibern). Beispiele für notwendige Schritte sind:

• Codeoptimierung (auf C-Ebene)
• Funktionen, die der Compiler nicht gut genug optimiert, in Assembly neu schreiben
• Applikationspezifische Befehle für häufig ausgeführte Operationen zum Befehlssatz des Prozessors hinzufügen
• Funktionen in Hardware auslagern (dafür entsprechende Module (finden oder) entwerfen und einbinden)

Die Studierenden lernen den Umgang mit dem soft-core Prozessor Nios II von Intel sowie den zugehörigen Design Tools, insbesondere den Platform Designer und Quartus. Darüber hinaus wird den Studierenden viel Raum für eigene Entscheidungen zugestanden.

ECTS Breakdown

98.5 h    Lösen der Übungsaufgaben
      4 h    Vorbereiten der Zwischenpräsentation
      4 h    Vorbereiten der Abschlusspräsentation
      6 h    Anwesenheit bei den Präsentationsterminen und Abgabegesprächen
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112.5 h ( = 4.5 ECTS)

Vorführung der erarbeiteten Lösungen in einem Abgabegespräch mit dem Betreuer
Präsentation eines Konzeptes vor den anderen Gruppen sowie Diskussion betreffend der getroffenen Entscheidungen

• VHDL Hardware Design
• C Software Entwicklung
• Rechnerstrukturen - Befehlsatz, Pipelining, Speicheraufteilung (SRAM, DRAM, I-/D-Cache, Scratchpad, Register)
• Verständnis von Algorithmen - Loop unrolling, Pipelining, Parallelisierung