Wydział Informatyki - Informatyka (S1)
specjalność: Inżynieria systemów informacyjnych
Sylabus przedmiotu Akceleracja obliczeń:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Informatyka | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
| Obszary studiów | nauki techniczne, studia inżynierskie | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Akceleracja obliczeń | ||
| Specjalność | Inżynieria komputerowa | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Architektury Komputerów i Telekomunikacji | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Piotr Dziurzański <Piotr.Dziurzanski@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Magdalena Szaber-Cybularczyk <Magdalena.Szaber@zut.edu.pl>, Mirosław Łazoryszczak <Miroslaw.Lazoryszczak@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 3,0 | ECTS (formy) | 3,0 |
| Forma zaliczenia | zaliczenie | Język | polski |
| Blok obieralny | 7 | Grupa obieralna | 1 |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Technika cyfrowa |
| W-2 | Architektura systemów komputerowych |
| W-3 | Programowanie 2 |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Nabycie umiejętności sprzętowej akceleracji obliczeń z wykorzystaniem Vivado HLS. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Zapoznanie z Vivado HLS | 2 |
| T-L-2 | Tworzenie akceleratorów z wykorzystaniem bibliotek Vivado HLS C | 6 |
| T-L-3 | Tworzenie akceleratora sprzętowego dla systemu opartego na Microblaze CPU z wykorzystaniem AXI-Lite | 4 |
| T-L-4 | Zastosowanie Xilinx AXI Central DMA Controller | 2 |
| T-L-5 | Tworzenie interfejsu master/slave z wykorzystaniem Full AXI | 4 |
| T-L-6 | Wykorzystanie modułów poziomu RTL | 4 |
| T-L-7 | Tworzenie akceleratorów z wykorzystaniem OpenCL | 4 |
| T-L-8 | Synteza modułów SystemC | 2 |
| T-L-9 | Zaliczenie laboratorium | 2 |
| 30 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Wprowadzenie do tworzenia akceleratorów sprzętowych w Vivado HLS | 1 |
| T-W-2 | Niewspierane konstrukcje C | 1 |
| T-W-3 | Biblioteki Vivado HLS C | 1 |
| T-W-4 | Arbitrary Precision Data Types | 1 |
| T-W-5 | Biblioteka HLS Stream | 1 |
| T-W-6 | Biblioteka Math | 1 |
| T-W-7 | HLS Video Library | 1 |
| T-W-8 | HLS IP Libraries | 1 |
| T-W-9 | HLS Linear Algebra | 1 |
| T-W-10 | Standard ARM Advanced Microcontroller Bus Architecture (AMBA) | 3 |
| T-W-11 | Wprowadzenie do GPU i OpenCL | 6 |
| T-W-12 | Wykorzystanie OpenCL w HLS | 2 |
| T-W-13 | Wprowadzenie do SystemC | 6 |
| T-W-14 | Synteza SystemC w Vivado HLS | 2 |
| T-W-15 | Zaliczenie wykładu | 2 |
| 30 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Przygotowanie do zajęć | 6 |
| A-L-2 | uczestnictwo w zajęciach | 30 |
| A-L-3 | Udział w zaliczeniu i konsultacjach | 2 |
| 38 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Przygotowanie do zajęć | 6 |
| A-W-2 | uczestnictwo w zajęciach | 30 |
| A-W-3 | Udział w zaliczeniu i konsultacjach | 2 |
| 38 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład informacyjny |
| M-2 | Wykład problemowy |
| M-3 | Metoda przypadków |
| M-4 | Ćwiczenia laboratoryjne |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena podsumowująca: Ocena podsumowująca: Kolokwium |
| S-2 | Ocena podsumowująca: Ocena podsumowująca: Obrona napisanych programów |
Zamierzone efekty kształcenia - wiedza
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| I_1A_D01.11.2_W01 Student zna podstawowe techniki tworzenia akceleratorów sprzętowych w Vivado HLS | I_1A_W04, I_1A_W02 | — | — | C-1 | T-W-14, T-W-5, T-W-6, T-W-2, T-W-13, T-W-12, T-W-1, T-W-4, T-W-15, T-W-3, T-W-10, T-W-11, T-W-8, T-W-9, T-W-7 | M-2, M-1, M-3 | S-1 |
Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| I_1A_D01.11.2_U01 Student potrafi projektować akceleratory sprzętowe w Vivado HLS | I_1A_U02, I_1A_U06 | — | — | C-1 | T-L-4, T-L-3, T-L-8, T-L-7, T-L-2, T-L-9, T-L-1, T-L-6, T-L-5 | M-4, M-3 | S-2 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| I_1A_D01.11.2_W01 Student zna podstawowe techniki tworzenia akceleratorów sprzętowych w Vivado HLS | 2,0 | nie spełnia wymogów na ocenę 3,0. |
| 3,0 | zna podstawowe zagadnienia związane z projektowaniem akceleratorów w HLS, w tym magistralę AXI Lite. | |
| 3,5 | jak na ocenę 3,0 oraz zna oraz podstawy OpenCL. | |
| 4,0 | jak na ocenę 3,5 oraz zna funkcje biblioteki Vivado HLS C. | |
| 4,5 | jak na ocenę 4,0 oraz zna podstawy Full AXI. | |
| 5,0 | jak na ocenę 4,5 oraz zna podstawy SystemC. |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| I_1A_D01.11.2_U01 Student potrafi projektować akceleratory sprzętowe w Vivado HLS | 2,0 | nie spełnia wymogów na ocenę 3,0. |
| 3,0 | potrafi zaprojektować w Vivado prosty akcelerator dla Microblaze CPU wykorzystujący AXI Lite. | |
| 3,5 | jak na ocenę 3,0 oraz potrafi wykorzystać OpenCL w projektowaniu akceleratorów w Vivado. | |
| 4,0 | jak na ocenę 3,5 oraz potrafi wykorzystać biblioteki Vivado HLS C do konstrukcji akceleratorów. | |
| 4,5 | jak na ocenę 4,0 oraz potrafi korzystać z Full AXI przy tworzeniu akceleratorów w Vivado. | |
| 5,0 | jak na ocenę 4,5 oraz potrafi tworzyć moduły akceleratora w SystemC. |
Literatura podstawowa
- Xilinx Inc., Vivado Design Suite User Guide: High-Level Synthesis, 2014
- David C. Black, SystemC: From the Ground Up, Second Edition, Springer, 2014
- Hasitha Muthumala Waidyasooriya, Masanori Hariyama, Kunio Uchiyama, Design of FPGA-Based Computing Systems with OpenCL, Springer, 2017
Literatura dodatkowa
- Sanjay Churiwala (Editor), Designing with Xilinx® FPGAs: Using Vivado, Springer, 2016
- David R. Kaeli et al., Heterogeneous Computing with OpenCL 2.0, Morgan Kaufmann, 2015
- J. Bhasker, A SystemC Primer, Second Edition, Star Galaxy Publishing, 2010