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ESE 545计算机架构春季2025
讲师：Mikhail Dorojevets办公室：243 Light Engineering，632-8611办公时间：W 10：00 AM- 12：00 PM电子邮件：Mikhail.dorojevets@stonybrook.edu练习：154星期四154 Light Engineering，Light Engineering，5：00-7：50 pm last Least Leact the Last Lection（PDF）。（如有必要，请使用“新窗口中的打开链接”来查看并保存讲座幻灯片。）教科书：J。Hennessy和D. Patterson，《计算机结构：定量方法》，第六版，Morgan Kaufmann Publishers（Elsevier），2019年，ISBN：978-0-0-12-811905-1。其他强烈推荐的书：1。David A. Patterson和John L. Hennessy。 计算机组织和设计：硬件/软件接口，第五/第六版。 2。 彼得·J·阿森登（Peter J. Ashenden）。 VHDL设计师指南，第三版，Morgan Kaufmann Publishers，2008，ISBN：978-0-12-088785-9。 考试：4月下旬将进行一项中期考试（5月没有期末考试）项目截止日期：David A. Patterson和John L. Hennessy。计算机组织和设计：硬件/软件接口，第五/第六版。2。彼得·J·阿森登（Peter J. Ashenden）。VHDL设计师指南，第三版，Morgan Kaufmann Publishers，2008，ISBN：978-0-12-088785-9。考试：4月下旬将进行一项中期考试（5月没有期末考试）项目截止日期：
用于信号和图像处理的 VLSI 架构（...
硬件描述语言 (HDL)、Verilog 和 VHDL 在将这些算法转换为实时应用时起着至关重要的作用。在此阶段，必须将算法转换、综合并映射到给定的技术上。此外，还必须满足设计的面积、速度和功率约束要求。只有对数字电路设计有很好的理解，才有可能实现这一点。因此，本高端研讨会将介绍信号和图像处理领域中各种算法的 VLSI 架构。因此，本课程的目标是： 介绍信号和图像处理中使用的一些重要算法
课程课程
建模概念。抽象水平。设计方法。基本概念。模块，模块标头格式。词汇惯例：评论，标识符，数字，字符串。数据类型：网络，寄存器，向量，数组。参数类型。操作员。操作员类型，优先级。顺序和并行块。顺序和并行块的比较。基本编译器指令。行为建模。行为建模块：始终块，基于事件的时序控制，分支语句，案例，casex，casez。程序分配：阻止和非阻止。数据流建模。分配语句。延迟。隐式净声明。常规，隐式连续分配和净声明延迟。逻辑语句实现。条件操作员。门级建模。门类型：和/或，buf/not Gates，bufif/notif门。门真实表。门延迟。指定块。UDP。 端口。 端口连接规则：按顺序和名称。 开关级别建模。 原始。 使用Trireg。 TestBench创建。 初始块。 基于延迟的时间控制。 系统任务。 监视模拟。 循环构造：循环，进行循环，重复，永远循环。 vcs仿真示例。 VCD文件片段。 任务和功能。 VHDL（30小时）UDP。端口。端口连接规则：按顺序和名称。开关级别建模。原始。使用Trireg。TestBench创建。初始块。基于延迟的时间控制。系统任务。监视模拟。循环构造：循环，进行循环，重复，永远循环。vcs仿真示例。VCD文件片段。任务和功能。VHDL（30小时）Differences between tasks and functions.
W1905 雷达调制解调器库 - Keysight
虽然 W1905 雷达模型库主要用于直接建模和模拟概念雷达/电子战系统及其操作环境，但它也可用于设计、验证和测试开发硬件。W1905 模块集及其示例工作区可用作算法和架构参考设计，以验证雷达/电子战在不同信号条件和环境场景下的性能。通过考虑多种环境影响，同时保持开放的建模环境（MATLAB、C++、VHDL、测试设备），雷达系统设计人员可以高度自信地探索雷达/电子战架构，快速测试和原型开发硬件，并在多个概念操作中模拟操作结果，而无需昂贵的户外靶场测试或硬件模拟器。
蒙哥马利梯子对简单SCA
摘要蒙哥马利KP算法，即在文献中报道了蒙哥马利阶梯，因为使用相同的操作序列进行标量K的每个密钥值的处理，因此对简单的SCA有抗性。，我们使用洛佩兹 - 达哈布（Lopez-Dahab）投影坐标为NIST椭圆曲线B-233实施了Montgomery KP算法。，我们针对相同目标FPGA的广泛时钟频率实例化了相同的VHDL代码，并使用了相同的编译器选项。我们使用相同的输入数据（即标量K和椭圆曲线点P和测量设置。此外，我们为两种IHP CMOS技术合成了相同的VHDL代码，用于广泛的频率。我们在执行KP操作期间模拟了每个合成设计的功耗，始终使用相同的标量K和椭圆曲线点P作为输入。我们的实验清楚地表明，简单的电磁分析攻击对FPGA实现的攻击以及对合成的ASIC设计的简单功率分析攻击之一取决于实现了设计的目标频率以及在其执行中执行的目标频率。在我们的实验中，当使用标准编译选项以及使用标准编译选项以及从50 MHz到240 MHz时，使用了40至100 MHz的频率，通过简单的目视视觉检查FPGA的电磁痕迹成功揭示了标量K。我们获得了相似的结果，攻击了为ASIC模拟的功率轨迹。尽管此处研究的技术存在显着差异，但设计对执行攻击的电阻是相似的：痕迹中只有几个点代表了强泄漏源，可以在非常低和非常高的频率下揭示钥匙。对于“中间”频率，允许在增加频率时成功揭示钥匙增加的点数。
用于 OFDM 调制器的高效 HDL IP 核生成器
摘要 在本文中，我们提出了一种用于 (正交频分复用) OFDM 调制器的 HDL IP 生成器。这种调制在许多电信标准中都有使用。但是，每个标准都需要一个特定的 OFDM 调制器，其特点是具有不同的载波数和循环前缀。这些 OFDM 参数差异对 RTL 硬件设计产生了负面影响。这种多样性使得难以重复使用已为涉及不同通信标准的不同项目设计的调制器。为此，作者提出了一种自动 IP HDL 生成器，该生成器能够以 VHDL 或 Verilog 语言生成 OFDM 调制器的 RTL 代码，其中载波数和循环前缀可由用户设置。生成的 IP 具有最大频率、硬件资源和功耗等特点。作者在 XILINX xc7z030 FPGA 上执行了硬件实现。
W1905 雷达调制解调器库 - Keysight
虽然 W1905 雷达模型库主要用于直接建模和模拟概念雷达/电子战系统及其操作环境，但它也可用于设计、验证和测试开发硬件。W1905 模块集及其示例工作区可用作算法和架构参考设计，以验证不同信号条件和环境场景下的雷达/电子战性能。通过考虑多种环境影响，同时保持开放的建模环境（MATLAB、C++、VHDL、测试设备），雷达系统设计人员可以高度自信地探索雷达/电子战架构，快速测试和原型开发硬件，并在多个概念操作中模拟操作结果，而无需昂贵的户外靶场测试或硬件模拟器。
星跟踪器电子设备的开发和实施
CCD - 电荷耦合器件 CCTV - 闭路电视 CMOS - 互补金属氧化物半导体 EMC - 电磁兼容性 FIFO - 先进先出 FOV - 视场 FPGA - 现场可编程门阵列 FPS - 每秒帧数 GUI - 图形用户界面 I 2 C - 集成电路间 iLCC - 无引线芯片载体 IO - 输入输出 KTH - 皇家技术大学 LASER - 受激发射光放大 LED - 发光二极管 LISA - 迷失空间算法 LVTTL - 低压晶体管-晶体管逻辑 MP - 百万像素 PCB - 印刷电路板 SEU - 单粒子翻转 SOC - 片上系统 SPI - 串行外设接口 SPP - 空间与等离子体物理学 UART - 通用异步接收器/发射器 USB - 通用串行总线 VHDL -（超高速集成电路）硬件描述语言
基于 FPGA 的脉冲宽度调制
通过控制施加到不同设备的电压，可以控制速度、热量和许多参数。控制电压的方法有很多，其中一种就是脉冲宽度调制技术。使用脉冲宽度调制可以改变占空比。脉冲宽度调制输出可以通过不同的电路获得。这里，脉冲宽度调制块有一个寄存器、计数器、比较器和 RS 锁存器。这些块是使用 QUARTUS-II 综合开发环境中的 VHDL 合成的，并在 Altera FPGA 板上进行仿真和下载。通过改变寄存器值可以改变开启时间，通过计数器值可以改变关闭时间。使用 Modelsim 软件模拟 PWM 波形输出。然后可以通过改变 FPGA 板中的 LED 强度来验证 PWM 波形。在这个项目中，使用 PWM 技术控制直流电机的速度。L293D 电机 d。将来，这种 PWM 技术可用于 MPTT 的阻抗匹配，以从太阳能电池板中提取最大功率。