Complutecno: Computación

DISEÑO DE SISTEMAS DIGITALES CON HERRAMIENTAS CAD AVANZADAS Y SU PROTOTIPADO RÁPIDO SOBRE DISPOSITIVOS PROGRAMABLES

Descripción:

Fig. 1: Diseño de circuitos basado en lenguajes.

Se propone una metodología de diseño automático de sistemas digitales empotrados y de circuitos integrados de propósito específico mediante la utilización de herramientas CAD avanzadas (Synopsys, Xilinx ISE o Integrated System Environment, etc), así como la realización de prototipos sobre dispositivos lógicos programables (FPGA).

¿Cómo funciona?:

Fig. 2: Diseño basado en FPGAs.

El diseño de un sistema digital usando herramientas CAD es un flujo de tareas.

Comienza con la caracterización del sistema completo, del que se extraen aquellas funcionalidades a realizar mediante un circuito hardware dedicado. A continuación, dicho circuito se especifica mediante un lenguaje de descripción de hardware (típicamente VHDL o Verilog) y se simula con un modelo conductual del resto del sistema. Seguidamente, utilizando diferentes herramientas CAD especializadas en diferentes niveles de abstracción, se exploran en un corto espacio de tiempo diferentes diseños alternativos según las ligaduras (área, velocidad, consumo) especificadas por el diseñador para el sistema digital concreto que se está diseñando. Una vez alcanzado el diseño idóneo, éste se proyecta sobre una tecnología programable, de tal manera que en muy poco tiempo disponemos de un prototipo hardware en funcionamiento.

Si el prototipo supera con éxito la evaluación, y si la tirada del circuito compensa los costes de producción, el diseño puede proyectarse definitivamente sobre un ASIC (Application Specific Integrated Circuit).

Ventajas:

Esta oferta logra una reducción muy significativa del tiempo de diseño y trabajo de desarrollo con respecto a las soluciones tradicionales de diseño de sistemas digitales. Dado que durante el ciclo de diseño se hace un uso intensivo de los lenguajes de descripción de hardware, la productividad de la empresa mejora, ya que es posible la reutilización de los diseños y su exhaustiva documentación.

Fig. 3: Flujo de diseño.

¿Dónde se ha desarrollado?:

Departamento de Arquitectura de Computadores y Automática (DACYA).

Desde los años 80 el departamento acumula una extensa experiencia en el campo del diseño asistido por computadora. Ha evaluado y utilizado un gran número de herramientas de CAD comerciales y ha desarrollado software propio para el diseño automático circuitos. Asimismo, posee experiencia en todas las fases del flujo de diseño de un sistema digital —especificación, simulación, verificación y síntesis— y desde todos los niveles de abstracción desde los que se puede abordar —arquitectónico, conductual, RT, lógico y físico—. Estas actividades le han llevado a realizar colaboraciones con prestigiosos centros de investigación nacionales y extranjeros: IMEC (Bélgica), GMD (Alemania), Univ. California (EEUU), etc.

El departamento también ha organizado e impartido numerosos cursos relacionados con el uso de lenguajes de descripción hardware y de diferentes plataformas comerciales de diseño.

[más información sobre el departamento y el grupo de investigación]

Y además:

El tipo de colaboración que se busca en esta propuesta es la colaboración comercial con empresas en el ámbito de diseño de sistemas digitales industriales. En particular, la propuesta se enfoca a empresas que desean diseñar sistemas de procesamiento de señal y diseño de sistemas digitales complejos dedicados, con E/S combinada de varias fuentes y formatos, y que deben operar con restricciones de tiempo y/o área bastante estrictas.

A su vez, este departamento puede prestar los siguientes servicios:

• Diseño y prototipado de sistemas digitales:
  - Sistemas basados en FPGAs.
  - Sistemas mixtos: microprocesador + FPGA + chips estándar.

• Consultoría y desarrollo:
  - Asesoramiento para la adquisición de software de CAD comercial.
  - Instalación y soporte de software de CAD.
  - Desarrollo de software de CAD a medida.
  - Asesoramiento sobre tecnologías de lógica programable.

• Formación en nuevas tecnologías:
  - Lenguajes de descripción hardware.
  - Técnicas avanzadas de diseño digital.
  - Diseño asistido por computador.
  - Tecnologías de lógica programable.