Synteza układów cyfrowych jest jednym z kluczowych zagadnień współczesnej elektroniki. Komputery, telefony komórkowe, systemy telekomunikacyjne, multimedia – wszystkie one istnieją dzięki wykorzystaniu układów cyfrowych. Tworzenie nowoczesnych układów nie byłoby jednak możliwe, gdyby nie wyspecjalizowane języki opisu sprzętu, takie jak VHDL, AHDL czy Verilog. Nowoczesny procesor nie powstałby nigdy, gdyby za przykładem prekursorów elektroniki został on stworzony jako schemat naszkicowany na kartce papieru.

Obecnie istnieją potężne procesory wielordzeniowe, których częstotliwość pracy sięga kilku GHz. Rodzi się więc pytanie o sens konstruowania nowych układów. Odpowiedź jest zdecydowanie twierdząca! Trudno oczekiwać, by w komórce znalazł się wentylator lub akumulator, dostarczający prąd rzędu 30 amperów – a takie jest zapotrzebowanie nowoczesnych procesorów. Dla olbrzymiej liczby zastosowań (np. kryptografii, przetwarzania sygnału), uniwersalność architektury procesorów staje się ich ogromną wadą. Jak mówi przysłowie: „do wszystkiego znaczy do niczego”. Na potrzeby tych dziedzin niezbędne jest tworzenie bardzo efektywnych rozwiązań specjalizowanych.

Wykonanie w fabryce jednego układu scalonego kosztuje kilkaset tysięcy dolarów. Jest to przede wszystkim cena masek fotolitograficznych. Jednak współczesna technologia oferuje zupełnie inne rozwiązanie - układy FPGA (Programmable Gate Arrays), czyli układy programowane przez użytkownika. Posiadają one zasoby logiczne w postaci reprogramowalnych komórek logicznych, matryc połączeń, wbudowane moduły pamięci oraz specjalizowane moduły DSP (Digital Signal Processing). Można je zaprogramować, by realizowały prawie każdy system cyfrowy. Koszt jednego układu to kilkadziesiat do kilkuset dolarów.

Układy FPGA są niezwykle przydatne dla projektantów systemów cyfrowych, gdyż pozwalają na zaprojektowanie, uruchomienie i przetestowanie urządzenia na „własnym biurku”. Umiejętnie zaprojektowane, osiągają potężne moce obliczeniowe. Dla przykładu układ kryptograficzny oparty o FPGA, pracujący z częstotliwością 20MHz, potrafi przetwarzać dane szybciej, niż gigahercowy procesor uniwersalny! Poza tym jest odporny na Reverse Engineering - osoba niepowołana nie zdoła odtworzyć układu, który został wgrany na płytkę.

6 lutego 2007r. na Wydziale Elektroniki i Technik Informacyjnych PW oficjalnie rozpoczęło swoją działalność Koło Naukowe Układów Cyfrowych DEMAIN, którego opiekunem jest dr inż Mariusz Rawski, a działalność wspiera aktywnie prof. Tadeusz Łuba. Nasze zainteresowania obejmują najróżniejsze zastosowania układów FPGA - od kryptografii, poprzez obliczenia rozproszone, po cyfrowe przetwarzanie sygnałów. Poznajemy najdrobniejsze niuanse języków opisu sprzętu. Łączymy hard z soft. Nie boimy się stawiać pytań i wytrwale poszukujemy na nie odpowiedzi. Projektujemy po to, by się bawić, a przy okazji uczyć – nie odwrotnie!

Jeśli przeszedłeś już przedmiot na temat któregoś z języków opisu sprzętu i czujesz, że układy cyfrowe są Twoją pasją - to znak, że jesteś gotów by wstąpić do Koła. Serdecznie zapraszamy.

Radoslav Darakchiev
Prezes Koła Naukowego Układów Cyfrowych DEMAIN

Kontakt:

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych
Zakład Podstaw Telekomunikacji
ul Nowowiejska 15/19, pok. 484
tel. 0-22 234 78 97

http://demain.zpt.tele.pw.edu.pl