هدف از این درس آشنایی با زبان توصیف سخت‌افزار وریلاگ، یادگیری نحوه‌ی طراحی سخت‌افزار با زبان‌های HDL در سطوح تجرید مختلف، آشنایی با ساختار داخلی مدارهای برنامه‌پذیر در محیط کار و نیز شناخت نحوه‌ی پیاده‌سازی مدارهای سخت‌افزاری در FPGA و CPLD است.

• ASM و FSM
  • نمودار FSM و کاربردهای آن
  • نحوه‌ی مدل‌سازی و سنتز مدار کنترلی با FSM
  • نمودار ASM وطراحی سیستمهای دیجیتال با استفاده از آن
  • مفهوم واحدهای کنترل و مسیرداده
  • روش سنتز مسیر داده از روی نمودار ASM
  • روشهای گوناگون سنتز واحد کنترل از روی نمودار ASM
• معرفی زبان‌های توصیف سخت‌افزار
  • مروری بر زبان‌های توصیف سخت‌افزار
  • ویژگی‌های کلیدی و تفاوت کدهای همروند و کدهای ترتیبی
  • مراحل طراحی سیستم‌های دیجیتال
  • مروری بر ویژگی‌های زبان وریلاگ
  • مقایسه زبان وریلاگ با سایر زبان‌های توصیف سخت‌افزار
  • دلایل اهمیت استفاده از زبان‌های توصیف سخت‌افزار
• مقدمات زبان وریلاگ
  • مروری کلی بر نحوه نوشتن یک توصیف با وریلاگ
  • معرفی روش‌های طراحی بالا به پایین و پایین به بالا
  • روش‌های مدل‌سازی ساختاری و رفتاری
  • آشنایی اولیه با برخی مفاهیم موجود در وریلاگ همچون module، initial، always، @
  • طراحی مدولار و امکانات زبان وریلاگ برای این کار
  • مفهوم Test bench و چگونگی نوشتن Test bench صحیح
• داده‌گونه‌ها و مفاهیم پایه در وریلاگ
  • wire و register و تفاوت‌ها و کاربردهای آن‌ها
  • منطق 4 مقداره و مفهوم قدرت سیگنال
  • مفهوم آرایه و بردار و تفاوت‌ها و کاربردهای آن‌ها
  • داده گونه‌های Real، Integer و Time، رشتهها
  • parameter و طراحی پارامتری در وریلاگ
  • System Taskها، Directive ها و Macro در وریلاگ
  • نام گذاری سلسله مراتبی و کاربردهای آن
• مدل‌سازی ساختاری در وریلاگ
  • Port ها در module و انواع آن‌ها
  • روشهای نگاشت port ها
  • قواعد حاکم بر استفاده از سیم‌ها و متغیرها در اتصال به portها
  • طراحی gate-level در وریلاگ
  • مدل‌سازی تأخیر در توصیف ساختاری
• مدل‌سازی جریان‌داده در وریلاگ
  • مدل‌سازی جریان‌داده در وریلاگ
  • مدل تأخیر در توصیف جریان‌داده
  • تفاوت تأخیرهای نوع Inertial و Transport
  • عملگرها در زبان وریلاگ
  • چگونگی توصیف مدارهای ترتیبی حساس به سطح و حساس به لبه در مدل‌سازی جریان داده
• مدل‌سازی رفتاری در وریلاگ
  • assignment های نوع blocking و non-blocking در توصیف رفتاری
  • مفهوم Event control در توصیف رفتاری
  • دستورهای مدل‌سازی رفتاری شامل تصمیم‌گیری و حلقه
  • Function و Task
  • انواع Event control شامل سه روش معمولی، حساس به سطح، و بانام
  • انواع Timing control شامل سه روش معمولی، بین انتسابی، و صفر
  • مدلسازی تأخیرهای Inertial و Transport در توصیف رفتاری
  • مفهوم Race در بدنه‌های همروند
  • مروری بر چگونگی انجام عمل شبیهسازی کدهای وریلاگ توسط شبیه‌ساز
• کدزدن قابل سنتز در وریلاگ
  • قوانین عمومی قابل سنتز بودن کد (مانند نداشتن تأخیر در توصیف، عملگر تقسیم، …)
  • روش نوشتن کد رفتاری قابل سنتز
  • روشهای پرهیز از Combinational Loop در توصیف رفتاری مدارهای ترکیبی
  • حلقهها در توصیف رفتاری و اثر آن‌ها بر عمل سنتز
  • منطق سه مقداره و اثر آن بر عمل سنتز
  • مروری بر عملکرد ابزارهای سنتز
• طراحی سیستم‌های دیجیتال با PLD
  • ویژگی‌های سیستم‌های دیجیتال
  • سطوح تجرید و روش‌های مدل‌سازی
  • کاربردهای مدارهای قابل پیکربندی
  • مروری بر انواع PLDها
  • کاربردهای PLDها در تحقیقات و صنعت
• SPLDها و CPLDها
  • SPLDها و ساختار آن‌ها (شامل PAL، PLA و ROM)
  • CPLDها و ساختار آن‌ها
  • تکنولوژی‌های ساخت SPLDها و CPLDها
  • مروری بر برخی از CPLDها به عنوان Case Study
• FPGAها
  • FPGAها و ساختار آن‌ها
  • انواع FPGA (مبتنی بر LUT و مبتنی بر MUX)
  • تکنولوژی‌های ساخت FPGAها (مبتنی بر Anti-fuse و مبتنی بر SRAM)
  • روش‌های ساخت Programmable Connections در FPGAها
  • مروری بر برخی از FPGAهای مبتنی بر LUT به عنوان Case Study
  • مروری بر برخی از FPGAهای مبتنی بر MUX به عنوان Case Study
  • مروری بر ظرفیت‌ها و امکانات جدیدترین FPGAها
  • مروری بر آخرین محصولات برنامه‌پذیر در محیط کار بخصوص FPSoCها

• تمرین‌های نظری: ۳ نمره
• آزمون‌‌های میان‌ترم و پایانی: ۱۵ نمره
• آزمونک‌ها: ۲ نمره