ELE340 CONCEPTION DES SYSTÈMES ORDINÉS Préalable(s) : ELE140 PLAN DE COURS SESSION AUTOMNE 2013

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1 École de technologie supérieure Département de génie électrique Responsable(s) du cours : Chakib Tadj Crédits : 4 ELE340 CONCEPTION DES SYSTÈMES ORDINÉS Préalable(s) : ELE140 PLAN DE COURS SESSION AUTOMNE Coordonnées de l enseignant Groupe 01: Chakib Tadj (Chakib.Tadj@etsmtl.ca) 2. Descriptif officiel du cours À la suite de ce cours, l étudiant sera en mesure : de réaliser un système ordiné de base dans un enironnement de bits. Présentation des notions de logiciels et de matériel pertinentes à un enironnement de microprocesseurs bits. Conception de logiciels selon les principes du génie logiciel. Outils et techniques de mise au point de logiciels pour accroître l'efficacité du cycle de déeloppement. Stratégie de base d'interfaçage et étude de circuits entrée-sortie. Concepts de programmation aant-plan/arrière-plan. Techniques d'amélioration de la fiabilité. Synthèse de ces concepts dans le cadre des familles 68XXX (Motorola) et 80XXX (Intel). Séances de laboratoire impliquant la conception et la réalisation de logiciels pour contrôler plusieurs périphériques. 3. Objectifs spécifiques du cours Familiariser l étudiant(e) aec l historique du déeloppement technologique des systèmes ordinés ainsi que la terminologie et les éléments de performance utilisés dans ce domaine. Étudier les concepts de fonctionnement des microprocesseurs éolués. Étudier les architectures courantes utilisées pour la réalisation de l élément central des systèmes ordinés et le processeur. Permettre à l étudiant(e) de déelopper une expérience pratique de l utilisation du langage VHDL. 4. Stratégies pédagogiques utilisées Actiités d'enseignement Un (1) cours magistral par semaine Quatre (4) heures de traail personnel par semaine Trois (3) heures de laboratoire par semaine Exposés Session automne 2013 ELE340 CONCEPTION DES SYSTÈMES ORDINÉS 1

2 5. Contenu du cours Date Contenus traités dans le cours Heures Terminologie, historique, performance 4,5 heures Discuter l historique du déeloppement technologique relié aux systèmes ordinés Définir les principaux termes utilisés Discuter les critères de performance Introduire l architecture et les différentes composantes des systèmes ordinés Introduction au langage VHDL L arithmétique des ordinateurs 9 heures Représentation des données circuits logiques Fonctionnement d une unité arithmétique et logique Arithmétique à point fixe Arithmétique à point flottant Multiplication signée / non signée Introduction aux microprocesseurs Architecture Organisation Comparaisons RISC, CISC Microcontrôleur s Microprocesseur Structure des systèmes à microcontrôleur/microprocesseur Systèmes embarqués Jeu d instructions - encodage Caractéristiques Types d opérandes et types d instructions Modes d adressage et formats d instructions Processeurs structure et fonctions 9 heures Fonctionnement d un processeur : MIPS Chemin de données 1 cycle par instruction Chemin de données multi-cycles par instruction Microcode pour les différents groupes d instructions Microprogrammation Procédures, piles et passage de paramètres Appel d une procédure Retour d une procédure Passage de paramètres : registre et pointeur de pile Récursiité Exemple d application : synthétiseur de la oix Mesure des performances 1,5 heure Définition Comparaison quantitatie Notions sur le CPI Méthodes de mesure des performances Pipeline et parallélisme Aléas de données Aléas de contrôle Session automne 2013 ELE340 CONCEPTION DES SYSTÈMES ORDINÉS 2

3 Parallélisme d instructions Retour sur les performances Hiérarchie mémoire Nieaux de cache Éolution des hiérarchies mémoires Principes de la localité Différents types de mémoires Total 39 Note : Tous les cours sont d'une durée de 30 minutes par semaine. 6. Laboratoires ou traaux pratiques Date Description Heures Familiarisation aec le VHDL 6 heures Écriture de banc d essai Conception d une UAL 6 heures Conception d un MIPS 1 cycle / instruction 18 heures Migration ers un MIPS multicycles unité de contrôle Total (36) 7. Utilisation d outils d ingénierie Indissociable du cours et du laboratoire. Utilisation du logiciel de simulation V-System de MODELTECH. 8. Éaluation Actiité Description % Date de remise Examen mi-session* 30 % 30 octobre 2013 Examen final 30 % Laboratoires 40 % * La date de l examen mi-session peut être modifiée sur un préais de deux (2) semaines. 9. Documentation obligatoire PATTERSON, D.A., HENNESSY, J.L., Computer Organization and Design, 4 th Edition, Morgan Kaufmann, Ourages de référence STALLINGS, W., Computer Organization and Architecture, Designing for Performance, 6 th Edition, Prentice Hall, PERRY, D.L., VHDL, 3 rd Edition, New York, McGraw-Hill, Session automne 2013 ELE340 CONCEPTION DES SYSTÈMES ORDINÉS 3

4 ELE340 CONCEPTION DES SYSTÈMES ORDINÉS ANNEXE I 1. Caractéristiques du cours Responsable(s) du cours :Chakib Tadj Coordonnées de l enseignant : Groupe 01: Chakib Tadj (Chakib.Tadj@etsmtl.ca) Préalables : Profil T : ELE140 Crédits : 4 2. Descriptif officiel du cours À la suite de ce cours, l étudiant sera en mesure : de réaliser un système ordiné de base dans un enironnement de bits. Présentation des notions de logiciels et de matériel pertinentes à un enironnement de microprocesseurs bits. Conception de logiciels selon les principes du génie logiciel. Outils et techniques de mise au point de logiciels pour accroître l'efficacité du cycle de déeloppement. Stratégie de base d'interfaçage et étude de circuits entrée-sortie. Concepts de programmation aant-plan/arrière-plan. Techniques d'amélioration de la fiabilité. Synthèse de ces concepts dans le cadre des familles 68XXX (Motorola) et 80XXX (Intel). Séances de laboratoire impliquant la conception et la réalisation de logiciels pour contrôler plusieurs périphériques. 3. Répartition des unités d agrément du BCAPG Maths Sciences naturelles Études complémentaires Science du génie Conception en ingénierie Total 0,0 0,0 0,0 32,4 32,4 64,8 4. Qualités (Qx) et compétences (Cy) enseignées et ou éaluées - Q1 : Connaissance, à un nieau uniersitaire, des mathématiques, des Enseigné Ealué sciences naturelles et des notions fondamentales de l ingénierie, ainsi qu une spécialisation en génie propre au programme. Q1 -C3 Appliquer les concepts fondamentaux de l'ingénierie, dont ceux propres à sa discipline du génie Q2 : Capacité d utiliser les connaissances et les principes appropriés pour Enseigné Ealué Session automne 2013 ELE340 CONCEPTION DES SYSTÈMES ORDINÉS 4

5 identifier, formuler, analyser et résoudre des problèmes d ingénierie complexes et en arrier à des conclusions étayées. Q2 -C1 Identifier et formuler le problème en établissant le contexte, les paramètres et les contraintes des problèmes, incluant les problèmes mal définis Q2 -C2 Choisir un modèle ou une méthode pour analyser ou résoudre un problème, incluant les notions, les concepts ou les relations physiques pour identifier des pistes de solution Q2 -C3 Appliquer le modèle ou la méthode en ue d analyser ou résoudre le problème Q2 -C4 Interpréter le résultat obtenu des modèles utilisés dans la représentation des problèmes en ue de formuler des conclusions étayées Q3 : Capacité d étudier des problèmes complexes au moyen de méthodes Enseigné Ealué mettant en jeu la réalisation d expériences, l analyse et l interprétation des données et la synthèse de l information afin de formuler des conclusions alides. Q3 -C1 Planifier le processus d inestigation ia l expérimentation ou d autres méthodes Q3 -C2 Appliquer les méthodologies d inestigation éprouées Q3 -C3 Interpréter les résultats en tenant compte du contexte et des hypothèses de traail en ue de formuler des conclusions alides Q4 : Capacité de conceoir des solutions à des problèmes d ingénierie Enseigné Ealué complexes et éolutifs et de conceoir des systèmes, des composants ou des processus qui répondent aux besoins spécifiés, tout en tenant compte des risques pour la santé et la sécurité publiques, des aspects législatifs et règlementaires, ainsi que des incidences économiques, enironnementales, culturelles et sociales. Q4 -C1 Formuler le problème en tenant compte des besoins et des contraintes telles que les risques pour la santé et la sécurité publiques, les aspects législatifs et règlementaires, ainsi que des incidences économiques, enironnementales, culturelles et sociales. Q4 -C2 Déelopper des concepts en se basant sur les principes de l ingénierie afin d élaborer des solutions. Q4 -C4 Intégrer les concepts retenus répondant aux besoins et respectant les contraintes identifiées préalablement. Q5 : Capacité de créer et de sélectionner des techniques, des ressources et Enseigné Ealué des outils d ingénierie modernes et de les appliquer, de les adapter et de les étendre à un éentail d actiités simples ou complexes, tout en comprenant les contraintes connexes. Q5 -C1 Éaluer différents outils et techniques, en faire un choix et justifier ce choix Q5 -C2 Appliquer les outils et techniques dans des projets d ingénierie Q5 -C3 Combiner, adapter ou créer des outils et techniques pour réaliser des tâches spécifiques Session automne 2013 ELE340 CONCEPTION DES SYSTÈMES ORDINÉS 5

6 Q6 : Capacité de fonctionner efficacement en tant que membre ou chef d équipe, de préférence dans un contexte de traail multidisciplinaire. Q6 -C1 Organiser le traail d équipe (définir les rôles, définir le but commun, établir l accord de collaboration, etc.). Q6 -C2 Composer aec les différences indiiduelles et disciplinaires en ue d améliorer la performance d équipe Q6 -C3 Proposer des solutions pour intégrer des positions indiiduelles diergentes Q6 -C4 Éaluer le fonctionnement de l équipe par rapport aux objectifs établis et en regard de l accord de collaboration Q7 : Habileté à communiquer efficacement des concepts d ingénierie complexes, au sein de la profession et au public en général, notamment lire, rédiger, parler et écouter, comprendre et rédiger de façon efficace des rapports et de la documentation pour la conception, ainsi qu énoncer des directies claires et y donner suite. Q7 -C1 Rédiger des rapports techniques documentant efficacement un traail d'ingénierie en utilisant différentes formes de langage (naturel, graphique, mathématique, ) Q7 -C3 Utiliser adéquatement les outils modernes de communication Q10 : Compréhension et respect des principes d éthique et de responsabilité professionnelles, ainsi que d équité. Q10-C4 Se conformer aux exigences de la propriété intellectuelle, notamment en citant correctement ses sources de référence dans un traail Q11 : Capacité à intégrer de façon appropriée les pratiques d économie et d affaires, comme la gestion de projets, des risques et du changement, dans l exercice du génie, et de bien tenir compte des contraintes associées à ces pratiques. Q11-C1 Définir un projet : définir les objectifs, les spécifications et rédiger un cahier des charges Q11-C4 Planifier, ordonnancer et contrôler les actiités et les ressources humaines, matérielles et financières en tenant compte des contraintes Q11-C5 Clore un projet : éaluer le déroulement, éaluer le résultat et formuler les leçons apprises Enseigné Ealué Enseigné Ealué Enseigné Ealué Enseigné Ealué 5. Éaluation Absence à un examen Dans les cinq (5) jours ourables suiant la tenue de son examen, l étudiant dera justifier son absence d un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice Affaires départementales qui en référera au directeur du département. Pour un examen final, l étudiant dera justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l attribution de la note zéro (0). Session automne 2013 ELE340 CONCEPTION DES SYSTÈMES ORDINÉS 6

7 Plagiat et fraude Les clauses du «Chapitre 10 : Plagiat et fraude» du «Règlement des études de 1 er cycle» s appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Afin de se sensibiliser au respect de la propriété intellectuelle, tous les étudiants doient consulter la page Citer, pas plagier! Session automne 2013 ELE340 CONCEPTION DES SYSTÈMES ORDINÉS 7