ハードウェア設計論Ⅰ Hardware Design Ⅰ
 
◇ 担当教員 Instructor : 姚 駿(Jun YAO / やお じゅん)、 原 祐子(Yuko Hara / はら ゆうこ)
◇ 単位数 Credits : 1単位 ◇ 選択・必修 Required/Elective : 選択 ◇ 講義室 Room : L2
◇ 講義スタイル Style : 講義/公開
◇ 開講時期 Quarter : Ⅰ期 木曜1限

◇ 授業目的 Course goals : LSI設計の中で利用されている論理的な概念やアルゴリズムの手法などを通して、LSIがどのように設計されているかの基礎的な知識を身につけることが本講義の主な目的である。コンピュータの構成の大部分はLSIとして実装されているため、本講義で扱うLSIの仕組みや設計手法に関する知識はソフトウェア技術者にも必須なものであると考えられる。さらに、ハードウェアの設計の周辺技術として、ハードウェア/ソフトウェア・コデザインや高位合成の内容も取り扱う。

We would like to show several recent and advanced technologies in hardware designing world and their collaboration with the software and human worlds.
The following topics will be covered in detail:
1. Basic building blocks of LSI (Large Scale Integration)
2. How to design an LSI by conventional and computer aided methodologies
3. Low power, high reliability technologies
4. Magic software methodologies to transfer C program to hardware
◇ 授業内容 Course description : 講義資料 (Handouts, Quizzes, Homework)
http://arch.naist.jp/~yaojun/lectures/2013_Q1/Hardware_Design_I/
https://sites.google.com/site/yukoharaazumi/lectures


本講義では、ハードウェアの設計手法に関して、主に論理レベルとアルゴリズムレベルの観点から、以下のトピックについて解説する。

第1回 順序回路の設計および簡単化 順序回路とその設計 (姚)
第2回 論理回路の簡単化 (姚)
第3回 RTL設計および高位合成の基礎 (原)
第4回 高位合成の応用最適化技術 (原)
第5回 ハードウェア/ソフトウェア・コデザイン (原)
第6回 低電力設計 (姚)
第7回 高信頼設計 (姚)

The following hardware design and implementation technologies will be introduced in detail:

Lecture 1: Designing and optimizing sequential circuits (Yao)
Lecture 2: Simplifying two-level and multi-level logic (Yao)
Lecture 3: Register-Transfer Level Design and Fundamental Technologies of High-Level Synthesis (Hara)
Lecture 4: Advanced Optimization technologies of High-Level Synthesis (Hara)
Lecture 5: Fundamental Technologies of Hardware/Software Codesign (Hara)
Lecture 6: Low-power designs (Yao)
Lecture 7: High-dependability designs (Yao)

◇ 教科書 Textbook : 講義スライドを下記URLに掲載する。
Lecture slides will be prepared under the following URLs.

http://arch.naist.jp/~yaojun/lectures/2013_Q1/Hardware_Design_I/
https://sites.google.com/site/yukoharaazumi/lectures
◇ 参考書 Reference materials : 各講義内容に興味を持ち、より詳細を知りたい人向けに以下の参考書を勧める。

中島康彦 編著 "コンピュータアーキテクチャ ,"
OHM大学テキストシリーズ第38巻 ,
ISBN:978-4-274-21253-6

Behrooz Parhami, "Computer Arithmetic -- Algorithms and
Hardware Designs", Oxford University Press, ISBN 978-0-19-32848-6, 2010.

高位合成:
藤田 昌宏編著 "システムLSI設計工学,"
オーム社, ISBN 4-274-20297-6, 2006/10.

The books listed here are for advanced topics.

Low power:
Jan Rabaey, "Low Power Design Essentials (Series on Integrated Circuits and Systems)", Springer-Verlag, ISBN: 978-0387717128, 2009

High level synthesis:
Gajski, D.D., Abdi, S., Gerstlauer, A., and Schirner, G.,
"Embedded System Design: Modeling, Synthesis and Verification,"
Springer, ISBN 978-1-4419-0503-1, 2009.
◇ 履修条件 Prerequisites : I期もしくはIII期に開講される「計算機システム概論」の以下の内容を関するレベルに
達していること。

・ブール代数と基本論理素子
・組み合わせ回路と演算器
・記憶素子(フリップフロップとRAM)

以上の内容に関する資料:
1. OHM大学テキストシリーズ第38巻 コンピュータアーキテクチャ ISBN:978-4-274-21253-6
2. 「計算機システム概論」http://arch.naist.jp/htdocs-arch0/

The following topics are prerequisite for this lecture.

a. Boolean algebra and basic logical elements
b. Combinational logical circuit and arithmetic unit
c. Memory elements (flip-flop and RAM)

The information can be found in many textbook, including:
"OHM大学テキストシリーズ第38巻 コンピュータアーキテクチャ ISBN:978-4-274-21253-6", and the slides of "Introductions to Computer System, "
on page http://arch.naist.jp/htdocs-arch0/
◇ 成績評価 Grading : ランダムに数回程度行う小テストと宿題(60%)、および、期末試験(5月30日,40%)により評価する。

a. Several randomly held quizzes in courses and homework. (60% of the final score)
b. Final examination on February 7. (40% of the final score)
◇ オフィスアワー Office Hours : B405号室(姚、原)にいる時(扉を開けている時)は何時でも。あらかじめメールや電話(5302)などで予約することを推奨する。

You are welcomed to visit us at:
-- B405 (Yao & Hara), Phone: 5302
Please check via email or internal phone line.

◇ 講義関連URL URL :
◇ 配布資料 Handouts : 現在、配布資料はありません。