在系統單晶片設計中,系統的主要組成通常包括核心微處理器、數位信號處理器與匯流排界面(如PCI, AMBA)及記憶體控制器。此外,在網路/通訊應用領域的序列連接傳接器,在多媒體應用中的視訊/音訊編/解碼器,也是本課程專題規劃的重點。共分八大主題,敘述如下:
1.微處理器(Microprocessor)
單晶片系統之核心通常是微處理器,因此規劃的第一個主題就是微處理器的IP設計。本主題教導學生熟悉一般微處理器架構與IP設計流程,藉由實際的專題課程, 更深入了解微處理器設計的理念與方式,以 IP Authoring, IP Verification, IP Testing等角度來探討處理器IP的設計。
2.數位信號處理器(DSP Processor)
除了單純的微處理器之外,單晶片系統通尚須協同處理器,以加快運算速度,其中數位信號處器是最常見的協同處理器之一,幾乎在任何應用領域均需微處理器配合數位訊號處理器。因此『DIP設計專題』的第二個主題就是數位信號處理器的IP設計,本主題除了教導學生了解數位信號處理應用最常見的運算如濾波器、時域/頻譜轉換對微處理器架構的改變之外,主要目標是產出數位信號處理器之DIP。
3.序列連接傳接器 (serial link transceiver)
核心處理器在在網路/通訊應用中,序列連接傳接器是資料傳輸實體層設計的核心元件,本主題介紹資料傳輸的標準協定、序列連結和相關的資料回復演算法等,接者經由實習內容之安排,引導學生實作出網路處理器相關元件,並達到high fault coverage (>99%) 和高資料傳輸速度(100 Mbps)。
4.PCI匯流排 (PCI Bus)
核心處理器通常經由匯流排和輸出/入界面,來控制外界訊號,因此『DIP設計專題』規劃PCI匯流排界面之IP設計。本主題介紹PCI bus相關原理,並計畫利用PCI發展套件與Driver Development Kit (DDK)設計PCI控制器。
5.記憶體控制器 Memory Controller
記憶體控制器以 SDRAM較為複雜,但使用極為普遍。本專題以介紹 SDRAM 記憶體控制器之運作原理並實作為IP。上課內容與實習教材依循IP設計流程編撰。
6.視訊解碼器(video codec)
多媒體系統中的視訊壓縮編解碼是必備功能單元。本主題先介紹MPEG-1, -2, -4視訊壓縮標準和基本單元(如motion estimation, wavelet transform, DCT, VLC,等),實習內容包括資料路徑單元與控制單元,以及一個期末專題(如DCT, Motion Estimation, VLC, Filter)。
7.音訊解碼器(audio codec)
Audio compression是media processor之最重要硬體單元之一,尤其是MP3 (MPEG layer 3)和 AAC (advanced audio coding)已是目前最流行的兩個音訊資料壓縮標準,本主題將音訊壓縮介紹相關原理(如人耳聽覺系統、音訊遮罩等),並實作音訊解碼器MP3。
8.MAC
MAC以IEEE 802.11b為設計標準,並考慮與現有介面相容,例如MII、PCMCIA或PCI等匯流排。本主題除了教導學生了解MAC的控制信號處理、系統架構與成本考量,並選擇以Pure Logic為主要的實現方式,應用最常見的計數器、中斷器與匯流排對應於MAC架構的改變之外,主要目標是產出MAC相關之DIP。