| 科目名 |
ＶＬＳＩシステムデザイン概論 |
| 担当教員 |
橘 昌良 |
| 対象学年 |
4年 |
クラス |
学部：専門001 |
| 講義室 |
Ａ１０１ |
開講学期 |
１学期 |
| 曜日・時限 |
月５,木５ |
単位区分 |
選択 |
| 授業形態 |
一般講義 |
単位数 |
2 |
| 準備事項 |
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| 備考 |
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| 授業の詳細1 |
授業の目的
1960年代前半にICが発明されてから今日に至るまでの製造プロセス，設計技術の進歩により，現在では１０の９乗のオーダーの素子を１チップに集積したLSIを設計，製造出来るようになっている．このような大規模な集積回路は，それ自体でシステムを構成するために，システムLSIと呼ばれる．本講義では，現在主流となっているCMOSプロセスを用いたLSIについて，設計を行うという観点から，回路形式や設計方法について概説する．
本講義の目的は，（１）CMOSロジック回路の基本的な動作を理解すること．（２）現在，設計，製造されているLSIをその回路アーキテクチャにより分類し，用途，コストなどにあわせて各種の回路アーキテクチャが存在することを理解すること．（３）大規模なLSIの設計には，設計工程の自動化が不可欠であることを，開発フローと併せて理解すること．（４）論理回路を構成する組み合わせ論理回路と順序回路に関して，一般的に使われる各種の回路の構成を理解することである． |
| 授業の詳細2 |
授業の進め方
講義のあわせて配布する資料を利用して講義を行う．講義は資料に従って進行するように構成しているので，事前に資料を読み，予習しておくことを奨励する．
講義の達成目標
本講義の達成目標は以下のとおりである．
（１） CMOSロジックの基本回路（ゲートとフリップフロップ）の動作を理解すること．
（２） LSIの回路アーキテクチャによる分類
（３） LSIの設計には自動化ツールが必須であり，現在のLSIはこのようなツールを組み合わせながら設計されていることを理解すること．
（４） 論理回路の記述のためにHDL（Hardware Description Language）用いられ，プログラムを書くように論理設計が出来ることを理解する．
（５） 論理回路を構成する組み合わせ論理回路と順序回路に関して，一般的に使われる各種の回路の構成を理解し，設計できること． |
| 授業の詳細3 |
授業計画
１．−３．本講義の進め方を解説した後，STRAC 支援／協力講座 教材 A1-A3を用いて，Soc (System on Chip)に関する解説を行い，CMOSロジック回路に関する講義を行う．ここでは，MOSトランジスタの基本的特性から，インバータ，論理ゲート，F/Fの動作について講義を行う．また，CMOSロジック回路における信号伝搬遅延，および，消費電力についても講義する．
４．ロジックLSIをその回路アーキテクチャにより分類し，その特徴や利用分野について解説を行う．
５．−７．LSI設計における設計自動化の方法について解説した後，論理回路記述のためのHDL，とくにVHDLに関して記述方法とその（論理回路としての）動作に関して講義する．
８．1.から7.の範囲について試験を行う．
９．-10．システムLSIで使用される各種の組み合わせ論理回路（デコーダ，エンコーダ，マルチプレクサ，コンパレータ，加減算器，乗算器など）について解説した後，これらをVHDLで記述し，回路記号で設計する場合との差を論じる．
11．-12．システムLSIで用いられるF/Fや各種の順序回路（カウンタ，シフトレジスタ，FSM）について解説した後，これらをVHDLで記述し，回路記号で設計する場合との差を論じる．さらに，メモリに関してVHDLを使用してモデル記述をおこう．
13.-14. LSI開発のフローを設計自動化のためのツールのカンテからまとめ解説を行う．
15. 9.-14.の範囲について習熟度確認を行う． |
| 授業の詳細4 |
成績評価
2回の試験の結果，小テスト，演習課題などの結果の合計により成績を評価する．
AA：すべての達成目標を達成したと評価できる場合．
Ａ：達成目標の（１）から（４）を達成し，（５）に関しては回路に関する理解が出来ていると評価できる場合．
Ｂ：達成目標の（１）から（４）を達成したと評価できる場合．
Ｃ：達成目標の（１）から（３）を達成したと評価できる場合． |
| 授業の詳細5 |
配布資料
講義の際に資料を配布する，また，システムLSIに関する資料として，以下のものを配布する．
STRAC 支援／協力講座 教材 A1-A3
参考図書
「ＶＬＳＩ工学―基礎・設計編―」電子情報通信学会編 コロナ社
「ＶＬＳＩ工学―製造プロセス編―」電子情報通信学会編 コロナ社 |
| 授業の詳細6 |
履修の前提となる科目：
論理設計，デジタル集積回路
履修前の受講が望ましい科目：
計算機アーキテクチャ |
| 授業の詳細7 |
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| 授業の詳細8 |
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| 授業の詳細9 |
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| 授業の詳細10 |
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