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Sistemi embedded: caratteristiche <ul><li>Dimensioni </li></ul><ul><li>Consumo energetico </li></ul><ul><ul><li>Scelta del...
Soluzioni architetturali <ul><li>Printed Circuit Board (PCB) </li></ul><ul><li>Assemblaggio di componenti discreti su una ...
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Memorie (2/2) <ul><li>Gerarchia di memoria </li></ul><ul><ul><li>Registri </li></ul></ul><ul><ul><li>Cache </li></ul></ul>...
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Interfacciamento (2/2) <ul><li>Polling </li></ul><ul><li>Verifica ciclica di tutte le unità di Input/Output tramite test d...
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Metodologia di progetto <ul><li>Procedura seguita per il progetto </li></ul><ul><ul><li>Top-down </li></ul></ul><ul><ul><l...
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  1. 1. Introduzione ai Sistemi Embedded DRESD How To (DHow2) - L4 POLITECNICO DI MILANO D ynamic R econfigurability in E mbedded S ystems D esign DRESD Team [email_address]
  2. 2. Outline <ul><li>Sistemi embedded </li></ul><ul><ul><li>Introduzione </li></ul></ul><ul><ul><li>Caratteristiche </li></ul></ul><ul><li>Soluzioni architetturali </li></ul><ul><ul><li>System-on-Chip </li></ul></ul><ul><li>Microprocessori </li></ul><ul><li>Memorie </li></ul><ul><li>Interfacciamento </li></ul><ul><li>Tecnologie programmabili </li></ul><ul><li>Metodologia di progetto </li></ul>
  3. 3. Sistemi embedded: introduzione <ul><li>Sistemi dedicati a classi specifiche di applicazioni </li></ul><ul><ul><li>Ottimizzazione </li></ul></ul><ul><ul><li>Diversificazione a livello architetturale </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Requisiti funzionali </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Vincoli: dimensioni, consumo di potenza, costo, ... </li></ul></ul></ul>
  4. 4. Sistemi embedded: caratteristiche <ul><li>Dimensioni </li></ul><ul><li>Consumo energetico </li></ul><ul><ul><li>Scelta della tecnologia </li></ul></ul><ul><li>Interfacce di comunicazione </li></ul><ul><ul><li>Quantità di dati da trasferire </li></ul></ul><ul><ul><li>Tipo di utilizzo </li></ul></ul><ul><li>Interfacce utente </li></ul><ul><li>Volumi </li></ul><ul><li>Time-to-market </li></ul><ul><li>Tempo di vita </li></ul>
  5. 5. Soluzioni architetturali <ul><li>Printed Circuit Board (PCB) </li></ul><ul><li>Assemblaggio di componenti discreti su una basetta di materiale plastico che realizza le interconnessioni necessarie </li></ul><ul><li>System-on-Chip </li></ul><ul><ul><li>SoC </li></ul></ul><ul><ul><li>Multi-Processor System-on-Chip (MPSoC) </li></ul></ul><ul><ul><li>Multi-Chip Module (MCM) </li></ul></ul><ul><ul><li>Network on Chip (NoC) </li></ul></ul><ul><li>Sistemi distribuiti </li></ul><ul><li>Funzionalità complessa su più sottosistemi fortemente interagenti tra loro tramite reti di comunicazione </li></ul><ul><ul><li>Wireless Sensor Network (WSN) </li></ul></ul>
  6. 6. Soluzioni architetturali: System-on-Chip (1/2) <ul><li>Architettura basata su un singolo chip in tecnologia intergrata che ospita l’intero sistema </li></ul><ul><li>Vantaggi </li></ul><ul><ul><li>Prestazioni </li></ul></ul><ul><ul><li>Assorbimento energetico </li></ul></ul><ul><ul><li>Numero di pin di ingresso/uscita più basso </li></ul></ul><ul><ul><li>Costo </li></ul></ul>
  7. 7. Soluzioni architetturali: System-on-Chip (2/2) <ul><li>Componenti funzionali </li></ul><ul><ul><li>Microprocessori </li></ul></ul><ul><ul><li>Memorie </li></ul></ul><ul><ul><li>Blocchi digitali dedicati </li></ul></ul><ul><ul><li>Core digitali standard: encoder, decoder, filtri, ... </li></ul></ul><ul><ul><li>Blocchi di temporizzazione: timer, watchdog, ... </li></ul></ul><ul><ul><li>Blocchi di alimentazione: regolatori di tensione, ... </li></ul></ul><ul><ul><li>Interfacce: analogiche, seriali, parallele, di rete, ... </li></ul></ul>
  8. 8. Microprocessori (1/2) <ul><li>General Purpose Processor (GPP) </li></ul><ul><li>Architettura di calcolo per applicazioni in campi anche molto diversi </li></ul><ul><ul><li>Architetture CISC (Complex Instruction Set Computer): ampio instruction set costituito da istruzioni complesse </li></ul></ul><ul><ul><li>Architetture RISC (Reduced Instruction Set Computer): instruction set limitato con istruzioni mediamente semplici </li></ul></ul><ul><ul><li>Architetture CISC/RISC: scomposizione di istruzioni CISC in istruzioni simili alle istruzioni RISC </li></ul></ul><ul><ul><li>Architetture superscalari: architetture con più di un’unità di elaborazione </li></ul></ul><ul><ul><li>Architetture EPIC/VLIW (Explicitly Parallel Instruction Computer / Very Long Instruction Word): istruzioni elementari in una sola parola di grandi dimensioni </li></ul></ul>
  9. 9. Microprocessori (2/2) <ul><li>Processori dedicati </li></ul><ul><li>Architetture di microprocessore ottimizzate per applicazioni specifiche </li></ul><ul><ul><li>Digital Signal Processor (DSP): elaborazione numerica </li></ul></ul><ul><ul><li>Network Processor (NP): applicazioni di reti (e.g. elaborazione di pacchetti) </li></ul></ul><ul><ul><li>Micro Controller Unit (MCU): microprocessori che dispongono di molte periferiche e interfacce integrate su singolo chip, adatti per carico computazionale modesto e vincoli sulle risorse hardware </li></ul></ul>
  10. 10. Memorie (1/2) <ul><li>Parametri caratteristici </li></ul><ul><ul><li>Tempo di accesso </li></ul></ul><ul><ul><li>Granularità </li></ul></ul><ul><ul><li>Tipo di accesso: casuale, FIFO, LIFO, ... </li></ul></ul><ul><ul><li>Funzione: operazioni per cui è concepita la memoria </li></ul></ul><ul><ul><li>Programmabilità: memorie volatili vs non volatili </li></ul></ul><ul><li>Classificazione </li></ul><ul><ul><li>Static Random Access Memory (SRAM) </li></ul></ul><ul><ul><li>Dynamic Random Access Memory (DRAM) </li></ul></ul><ul><ul><li>Read Only Memory (ROM) </li></ul></ul><ul><ul><li>Electrically Programmable Read Only Memory (EPROM) </li></ul></ul><ul><ul><li>Electrically Erasable Programmable Read Only Memory (E2PROM) </li></ul></ul><ul><ul><li>Flash </li></ul></ul>
  11. 11. Memorie (2/2) <ul><li>Gerarchia di memoria </li></ul><ul><ul><li>Registri </li></ul></ul><ul><ul><li>Cache </li></ul></ul><ul><ul><li>Memoria centrale </li></ul></ul><ul><ul><li>Dischi </li></ul></ul><ul><ul><li>Nastri </li></ul></ul>
  12. 12. Interfacciamento (1/2) <ul><li>Trasferimento di dati tra porzioni dello stesso sistema </li></ul><ul><li>Indirizzamento </li></ul><ul><ul><li>Memory mapped I/O: spazio di indirizzamento del microprocessore suddiviso in sezioni assegnate ai dispositivi </li></ul></ul><ul><ul><li>Standard I/O: bus di controllo con una linea aggiuntiva che indica se l’indirizzo si riferisce alla memoria o alle periferiche </li></ul></ul><ul><ul><li>Port mapped I/O: comunicazione tra microprocessore e periferiche tramite linee dedicate </li></ul></ul><ul><ul><li>Extended I/O: uso di un dispositivo hardware, detto Parallel I/O (PIO), che si interfaccia con il microprocessore tramite bus o porta </li></ul></ul>
  13. 13. Interfacciamento (2/2) <ul><li>Polling </li></ul><ul><li>Verifica ciclica di tutte le unità di Input/Output tramite test dei bit di stato associati ad ogni periferica </li></ul><ul><li>Interrupt </li></ul><ul><li>Messaggio, inviato dalla periferica al microprocessore, che indica la disponibilità di un nuovo dato da leggere </li></ul><ul><li>Direct Memory Access (DMA) </li></ul><ul><ul><li>DMA controller </li></ul></ul>
  14. 14. Tecnologie programmabili (1/2) <ul><li>Programmable Logic Array (PLA) </li></ul><ul><li>Programmable Array Logic (PAL) </li></ul><ul><li>Generic Array Logic (GAL) </li></ul><ul><li>Complex Programmable Logic Device (CPLD) </li></ul>
  15. 15. Tecnologie programmabili (2/2) <ul><li>Field Programmable Gate Array (FPGA) </li></ul><ul><ul><li>Configurable Logic Block (CLB) </li></ul></ul><ul><ul><li>Input/Output Block (IOB) </li></ul></ul><ul><ul><li>Interconnessioni </li></ul></ul>
  16. 16. Metodologia di progetto <ul><li>Procedura seguita per il progetto </li></ul><ul><ul><li>Top-down </li></ul></ul><ul><ul><li>Bottom-up </li></ul></ul><ul><li>Modello del sistema </li></ul><ul><li>Applicazione di tecniche di scheduling, HW/SW codesign, ... </li></ul><ul><li>Simulazione </li></ul><ul><li>Sintesi (HW) / compilazione (SW) </li></ul><ul><li>Implementazione fisica </li></ul>
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