Ingegneria Informatica

Le finalità del corso sono:

• Descrivere le caratteristiche e le tecniche di progettazione degli apparati elettronici utilizzati nell’ingegneria informatica.
• Fornire esempi di sistemi elettronici integrati con particolare riferimento alle problematiche di condizionamento sensore;

Obiettivo del corso è portare lo studente a:

• Conoscere gli aspetti fondamentali della progettazione dei sistemi elettronici integrati e dei relativi strumenti software di ausilio alla progettazione, con particolare riferimento ai sistemi elettronici di condizionamento sensore.
• Sviluppare la capacità di esplorare lo spazio di progetto di sistemi elettronici integrati in relazione ai requisiti di area, velocità di elaborazione, consumo di potenza, affidabilità e flessibilità.

Sistemi elettronici integrati

Blocchi base costituenti un sistema elettronico integrato: sensore, unità di elaborazione e attuatore. Concetto di informazione legata ad un segnale elettrico, segnali analogici e segnali digitali, cenni alle tecniche di conversione Analogico/Digitale e Digitale/Analogico. Definizione, classificazione e caratteristiche dei sensori. Tecniche di compensazione e calibrazione. Descrizione di due casi pratici.

Tecniche di progetto di sistemi elettronici integrati.

Evoluzione delle tecnologie microelettroniche, evoluzione dei metodi degli strumenti di progettazione assistita al calcolatore, design productivity gap, tendenze ed aspettative di mercato. Tecniche di progetto di un sistema digitale integrato, realizzato tramite dispositivi programmabili (FPGA) e circuiti integrati per applicazioni specifiche (approccio full-custom e semi-custom in tecnologia CMOS). Flusso di progetto di un sistema elettronico integrato (System-on-a-Chip). Caratteristiche principali dei linguaggi di descrizione del sistema ai diversi livelli di astrazione (SystemC, VHDL, Verilog) e dei relativi strumenti CAD di esplorazione architetturale (velocità di elaborazione, area, consumo di potenza), simulazione funzionale e sintesi logica. Metodologie per la co-progettazione di architetture ibride hardware/software e per la loro caratterizzazione tramite strumenti di simulazione e/o emulazione.

Tecniche di stima e ottimizzazione del consumo di potenza.

Analisi e stima del consumo di potenza di sistemi digitali integrati. Tecniche di progetto per la riduzione del consumo di potenza ai vari livelli di astrazione (sistema, algoritmo, architettura, circuito e tecnologia). Tecniche di gestione dinamica del consumo della potenza. Presentazione di un caso pratico.

• J. M. Rabaey, A. Chandrakasan, B. Nikolic, Digital Integrated Circuits 2/E, Prentice-Hall, 2003
• Luca Fanucci, Digital Systems Design Using VHDL, Servizio Editoriale Universitario, Pisa, 2002
• Materiale fornito dal docente disponibile via Internet sul sito del corso
  http://vlsi.iet.unipi.it/~fanucci/ae

L'esame si svolge come segue:

• Modalità di iscrizione all’esame on-line tramite il sistema Hamasy di Facoltà.
• Prova orale
• Progetto opzionale di gruppo o individuale consistente nella progettazione di un apparato elettronico digitale.