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

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