Στόχοι Μαθήματος: Στόχος του μαθήματος είναι να εμβαθύνει σε συγκεκριμένες περιοχές και προχωρημένα θέματα της Σχεδίασης και Ελέγχου Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων όπως: (1) H ροή σχεδιασμού και η υλοποίηση συστημάτων υλικού καθώς και μελέτη και συγκριτική αποτίμηση των διαφορετικών εναλλακτικών αρχιτεκτονικών υλοποίησης τους. (2) Τεχνικές βελτιστοποίησης ψηφιακών σχεδιασμών και πρακτική εφαρμογή τους. (3) Τεχνικές ελέγχου και ελεγξιμότητας ορθής λειτουργίας ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (ICs), στην αποτίμηση γραμμών παραγωγής IC (yield), στα οικονομικά του ελέγχου ICs κ.α. (4) Η μοντελοποίηση και ανίχνευση σφαλμάτων και ο σχεδιασμός για ελεγξιμότητα ICs.
Μαθησιακά Αποτελέσματα: Τα μαθησιακά αποτελέσματα του μαθήματος είναι: (1) H αξιολόγηση και χρήση των εναλλακτικών αρχιτεκτονικών υλοποίησης και στρατηγικών σχεδιασμού ψηφιακών συστημάτων για τη σχεδίαση ψηφιακών κυκλωμάτων υψηλής ταχύτητας, χαμηλής κατανάλωσης και μικρής επιφάνειας ολοκλήρωσης. (2) H συγκριτική αποτίμηση και χρήση τεχνικών βελτιστοποίησης σε όλα τα επίπεδα της σχεδιαστικής ροής. (3) Η απόκτηση εκτενούς εμπειρίας στον σχεδιασμό, βελτιστοποίηση και υλοποίηση σχεδιασμών ψηφιακών συστημάτων σε υλικό με τη γλώσσα περιγραφής υλικού VHDL μέσω των κατ' οίκον εβδομαδιαίων mini εργαστηριακών ασκήσεων. (4) Η αξιολόγηση και αποτίμηση των διαφόρων τεχνικών ελέγχου ολοκληρωμένων κυκλωμάτων αναφορικά και με οικονομικές παραμέτρους του σχεδιασμού και υλοποίησης ICs. (5) Η χρήση και πρακτική εφαρμογή τεχνικών ανίχνευσης και μοντελοποίησης σε λογικό επίπεδο των σφαλμάτων σε ICs καθώς και τεχνικών σχεδιασμού για ελεγξιμότητα σε ICs.
Περιεχόμενο Μαθήματος: Εισαγωγικές αλλά και προχωρημένες τεχνικές ανάπτυξης, σχεδιασμού και ελέγχου ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Τεχνικές βελτιστοποίησης ψηφιακών σχεδιασμών ως προς διάφορες παραμέτρους των σχεδιαζόμενων συστημάτων καθώς και εφαρμοσμένες πρακτικές επαλήθευσης των σχεδιασμών αυτών. Αναλυτική προσέγγιση της ροής σχεδιασμού, των επιπέδων σχεδιασμού και υλοποιήσεων ψηφιακών συστημάτων, Top/Down και Bottom/Up προσέγγιση με παραδείγματα, Θέματα χρονισμού και βελτιστοποίησης του. Σχεδίαση συστημάτων με pipeline για υψηλή απόδοση. Σχεδίαση συστημάτων με παραλληλισμό για χαμηλή κατανάλωση. Σχεδιασμοί με Pipeline, Αλγοριθμικό ξεδίπλωμα, και παράλληλη επεξεργασία για χαμηλή κατανάλωση. Υλοποίηση Testbenches για εξομοίωση συστημάτων. Προβλήματα σχεδίασης σε σύγχρονες τεχνολογίες μικρότερες των 90nm. Σχεδιασμός ψηφιακών συστημάτων με γλώσσα περιγραφής υλικού VHDL. Περιπτωσιολογική εκτενής ανάλυση και βελτιστοποιημένος επανασχεδιασμός υλοποίησης σε υλικό κρυπτογραφικού αλγορίθμου: περίπτωση συνάρτησης κατακερματισμού SHA-1 με pipelined σχεδιασμό. Εισαγωγή στον έλεγχο ορθής λειτουργίας. Μοντελοποίηση και ανίχνευση σφαλμάτων. Μοντέλα απλών και πολλαπλών σφαλμάτων. Κάλυψη σφαλμάτων. Σφάλματα γεφύρωσης. Λογική εξομοίωση και εξομοίωση σφαλμάτων. Σειριακοί, Παράλληλοι, Επαγωγικοί και Σύνδρομοι εξομοιωτές σφαλμάτων. Δημιουργία και εφαρμογή διανυσμάτων ελέγχου. Αλγεβρικές και αλγοριθμικές μέθοδοι εξαγωγής διανυσμάτων ελέγχου. Τεχνικές σχεδιασμού για ελεγξιμότητα. Σημεία παρατήρησης και ελέγχου. Ψευδό-εξαντλητικός έλεγχος. Scan-path τεχνική για έλεγχο ακολουθιακών κυκλωμάτων.