Praktikum ASIC Design von Hardwarebeschleunigern für RISC-V
| Vortragende/r (Mitwirkende/r) | |
|---|---|
| Nummer | 0000002945 |
| Art | Praktikum |
| Semester | Wintersemester 2024/25 |
| Unterrichtssprache | Englisch |
| Stellung in Studienplänen | Siehe TUMonline |
| Termine | Siehe TUMonline |
Teilnahmekriterien
Lernziele
Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls sind die Studierenden in der Lage Hardware-Beschleuniger für kryptografische Anwendungen selbständig zu implementieren und in ein bestehendes RISC-V Mikrocontroller-Design zu integrieren. Zudem können die Studierenden, kommerzielle Werkzeuge für das ASIC Design bedienen und auf ein beschleunigtes RISC-V Design anwenden. Konkret bedeutet dies:
- Die Studierenden sind in der Lage, einen Hardware-Beschleungier entsprechend einer Spezifikation in VHDL, Verilog oder SystemVerilog zu implementieren.
- Die Studierenden können den Beschleuniger in ein bestehendes RISC-V Design integrieren.
- Die Studierenden verfügen über praktische Fähigkeiten, ein ASIC Design mittels gewöhnlicher ASIC-Tools zu erstellen.
- Die Studierenden sind in der Lage ihre Arbeitsabläufe und die Durchführung eines Projekts zu dokumentieren.
- Die Studierenden sind in der Lage, einen Hardware-Beschleungier entsprechend einer Spezifikation in VHDL, Verilog oder SystemVerilog zu implementieren.
- Die Studierenden können den Beschleuniger in ein bestehendes RISC-V Design integrieren.
- Die Studierenden verfügen über praktische Fähigkeiten, ein ASIC Design mittels gewöhnlicher ASIC-Tools zu erstellen.
- Die Studierenden sind in der Lage ihre Arbeitsabläufe und die Durchführung eines Projekts zu dokumentieren.
Beschreibung
In diesem Modul wird ein ASIC Design basierend auf einer RISC-V Plattform umgesetzt, welche durch einen Hardware-Beschleuniger erweitert wurde. Dazu werden wechselnde, in der Kryptologie weit verbreitete Beschleuniger implementiert.
Das Praktikum besteht aus zwei Teilen:
- Im Einführungsteil wird die benötigte Methodik für die Durchführung der Projektphase besprochen. Dabei wird der zu entwickelnde Beschleuniger diskutiert und die RISC-V Plattform vorgestellt. Zudem folgt eine Übersicht über den Workflow im ASIC Design.
- Im Projektteil implementieren und testen die Studierenden selbständig mit Unterstützung von Tutoren und Mitarbeitern den Hardware-Beschleuniger. Dieser wird anschließend in das bereitgestellte RISC-V Design integriert und getestet. Anschließend wird mittels entsprechender Werkzeugen ein ASIC Design erstellt und dessen Kennzahlen ausgewertet.
Das Praktikum besteht aus zwei Teilen:
- Im Einführungsteil wird die benötigte Methodik für die Durchführung der Projektphase besprochen. Dabei wird der zu entwickelnde Beschleuniger diskutiert und die RISC-V Plattform vorgestellt. Zudem folgt eine Übersicht über den Workflow im ASIC Design.
- Im Projektteil implementieren und testen die Studierenden selbständig mit Unterstützung von Tutoren und Mitarbeitern den Hardware-Beschleuniger. Dieser wird anschließend in das bereitgestellte RISC-V Design integriert und getestet. Anschließend wird mittels entsprechender Werkzeugen ein ASIC Design erstellt und dessen Kennzahlen ausgewertet.
Inhaltliche Voraussetzungen
Vorkenntnisse aus den Bereichen:
- VHDL, Verilog oder SystemVerilog
- Digitaltechnik
Grundlegende Kenntnisse aus dem Bereich Digitaltechnik/Kryptografie, wie sie z.B. in folgenden Modulen vermittelt werden:
- Angewandte Kryptologie
- Circuit Design for Security
- VHDL, Verilog oder SystemVerilog
- Digitaltechnik
Grundlegende Kenntnisse aus dem Bereich Digitaltechnik/Kryptografie, wie sie z.B. in folgenden Modulen vermittelt werden:
- Angewandte Kryptologie
- Circuit Design for Security
Lehr- und Lernmethoden
- Frontalunterricht mit Diskussion im Einführungsteil zur Vermittlung des Hintergrunds und des spezifischen Wissens, das zur Projektdurchführung notwendig ist.
- Selbststudium mit Tutorunterstützung in der Projektphase.
- Selbststudium mit Tutorunterstützung in der Projektphase.
Studien-, Prüfungsleistung
Die Bewertung des Praktikums erfolgt in Form einer 30-minütigen mündlichen Prüfung im Rahmen eines Prüfungsgesprächs. In diesem werden das Verständnis für ein gutes Design des entwickelten Beschleunigers, sowie die erlangten praktischen Fähigkeiten nachgewiesen. Als Basis für das Gespräch dient die im Praktikum entsprechend der Spezifikationen angefertigte Beschleunigerimplementierung, deren hohe Qualität vom Studierenden erläutert wird, sowie ein während dem Praktikum anzufertigendes Labortagebuch. Letzteres dient auch dem Nachweis der Befähigung zur selbstständigen Arbeits- und Projektplanung. Um die Qualität des Designs zu prüfen, werden Fragen zum Design und der entsprechenden Optimierungen gestellt. Zudem zeigen die Studierenden anhand einer kurzen Demonstration die Fähigkeit, ASIC Toolchains sicher zu bedienen und entsprechende Fragen zur Funktionsweise der Werkzeuge beantworten zu können.
Empfohlene Literatur
Die für das Projekt benötigte aktuelle Literatur wird im Kurs benannt.