Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Architektury sprzętu w multimediach i radiokomunikacji
Koordynator przedmiotu:
Grzegorz PASTUSZAK
Status przedmiotu:
Fakultatywny dowolnego wyboru
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Telekomunikacja
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne
Kod przedmiotu:
ASMR
Semestr nominalny:
7 / rok ak. 2018/2019
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
115
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
2,5
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
3
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium0h
  • Projekt15h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Uprzednio zaliczone przedmioty: Technika Cyfrowa
Limit liczby studentów:
30
Cel przedmiotu:
Celem przedmiotu jest przedstawienie metod projektowania i weryfikacji układów cyfrowych dedykowanych do przetwarzania sygnałów w obszarze multimediów i radiokomunikacji. Metodyka projektowania obejmuje specyfikację w języku VHDL i omówiona zostanie w odniesieniu do technologii FPGA i ASIC. Typowe funkcje spotykane w systemach multimedialnych radiokomunikacyjnych omówione zostaną z punktu widzenia ich implementacji w układach scalonych. Celem przedmiotu będzie ponadto wyrobienie u studentów intuicyjnego wyczucia i umiejętności ilościowego przewidywania skutków decyzji projektowych na optymalność układu mierzoną względem zasobów sprzętowych, czasu przetwarzania, elastyczności użycia, poboru mocy.
Treści kształcenia:
1) Platformy implementacyjne (1h): komputery PC, procesory DSP, układy FPGA, ASIC. Zależności czas/zasoby/koszt/elastyczność, wymagania na przepustowość w systemach/aplikacjach czasu rzeczywistego 2) Zastosowanie języka VHDL (3h): Elementy układów cyfrowych, weryfikacja w oparciu o model referencyjny, prototypowanie w układach FPGA, metody analizy poprawności działania układu FPGA. 3) Metody optymalizacji w układach cyfrowych (2h): potok, równoległe jednostki, zwijanie/rozwijanie pętli, kaskady operacji, współdzielenie zasobów, odwracanie sekwencji operacji, skracanie krytycznych ścieżek sygnałów 4) Pamięci w systemach multimedialnych (2h): pamięci zewnętrzne i wewnętrzne, ograniczenia czasowe, dostęp dzielony i równoległy, adresowanie, buforowanie, kolejki FIFO 5) Struktury blokowe w systemach kompresji i przesyłania sygnałów fonicznych i wizyjnych (4h): standardy kompresji AAC, H.264 oraz JPEG 2000, standard DVB, komunikacja między elementami systemu, przepływ danych i interfejsy zewnętrzne 6) Architektury układów transformacji (4h): kolorów, DFT, FFT, DCT, przybliżone DCT, realizacje dla sygnałów 1/2D, kwantyzacja, struktury macierzowe 7) Architektury filtrów 1/2/3D (4h): filtry liniowe/nieliniowe/interpolacyjne, transformacja falkowa DWT, zastosowanie rejestru o stałym opóźnieniu, interpolacja między-pikselowa. 8) Algorytmy i architektury predykcji 1/2/3D (4h): estymacja ruchu, kompensacja ruchu, predykcja przestrzenna. 9) Architektury koderów/dekoderów binarnych (4h): kodowanie binarne w algorytmach kompresji danych wizyjnych, modelowanie kontekstowe, modelowanie probabilistyczne, kodery/dekodery zmiennej długości, binarne kodery/dekodery arytmetyczne, drzewa binarne, drzewa czwórkowe, kodowanie nadmiarowe w radiokomunikacji, kody splotowe, kody blokowe 10) Architektury (de)modulatorów (2h): rotacja, algorytm CORDIC, (de)modulatory QAM, QPSK, OFDM. Projekt obejmuje implementację wybranego bloku funkcjonalnego przy wykorzystaniu profesjonalnych systemów CAD (Active HDL i Quartus) w technologii FPGA. Zadaniem każdego studenta będzie zrealizowanie kompletnego cyklu projektowego dla zadanego bloku. Na cykl ten składać się będą następujące etapy: specyfikacja, przygotowanie programowego modelu referencyjnego (C/C++, JAVA lub Matlab), przygotowanie modelu w języku VHDL (lub Verilog), weryfikacja modelu w oparciu o model referencyjny, wykonanie syntezy logicznej, weryfikacja wyników syntezy w oparciu o rzeczywisty układ FPGA.
Metody oceny:
Do uzyskania jest 100 pkt. Projekt 50 pkt. Egzamin 50 pkt. Do zaliczenia przedmiotu potrzeba co najmniej 10 pkt z egzaminu i projektu Oceny: 5 : 91 pkt. - 100 pkt. 4.5 : 81 pkt. - 90 pkt. 4 : 71 pkt. - 80 pkt. 3.5 : 61 pkt. - 70 pkt. 3 : 51 pkt. - 60 pkt. 2 : 0 pkt. - 50 pkt.
Egzamin:
tak
Literatura:
[1] T. Acharya and P.-S. Tsai, “JPEG2000 Standard for Image Compression – Concepts, Algorithms and VLSI architectures,” John Wiley & Sons Inc., 2005. [2] J. Chen, U.-V. Koc, and K. J. R. Liu, “Design of Digital Video Coding Systems – A complete Compressed Domain Approach,” Marcel Dekker Inc., 2002. [3] K. Wiatr: Sprzętowe implementacje algorytmów przetwarzania obrazów w systemach wizyjnych czasu rzeczywistego. AGH, Kraków 2002. [4] U. Meyer-Baese, “Digital Signal Processing with Field Programmable Gate Arrays,” 2nd ed., Kluwer Academic Publ., 2004. [5] P. Pirsch, “Architectures for Digital Signal Processing,” John Wiley & Sons Inc., 1998.
Witryna www przedmiotu:
ztv.ire.pw.edu.pl
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W1
potrafi opisać czynniki ograniczające i sprzyjające stosowaniu poszczególnych platform sprzętowych w rzeczywistych warunkach użytkowania
Weryfikacja: egzamin cz. ustana
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W06
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG
Charakterystyka W2
potrafi opisać podstawowe struktury układów cyfrowych stosowanych w aplikacjach multimedialnych oraz radiokomunikacyjnych
Weryfikacja: egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W06, K_W14
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG, III.P6S_WG.o
Charakterystyka W3
potrafi scharakteryzować metodologię i narzędzia weryficjacji układów cyfrowych do zastosowań multimedialnych i radiokomunikacyjnych
Weryfikacja: projekt
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W06
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG
Charakterystyka W4
potrafi opisać warunki i standardy obowiązujące przy tworzeniu bloków objętych ochroną własności intelektualnej (IP Blocks)
Weryfikacja: egzamin cz. ustana
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W19
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WK

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U1
potrafi zaprojektować i zweryfikować cyfrowy układ realizujący przetwarzanie danych multimedialnych i radiokomunikacyjnych
Weryfikacja: projekt
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U13, K_U09, K_U12
Powiązane charakterystyki obszarowe: III.P6S_UW.3.o, I.P6S_UW, III.P6S_UW.4.o, III.P6S_UW.2.o
Charakterystyka U2
potrafi wskazać ograniczenia technologiczne dla implementacji systemów multimedialnych i radiokomunikacyjnych
Weryfikacja: egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U08
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UW, III.P6S_UW.2.o, III.P6S_UW.3.o
Charakterystyka U3
potrafi przeprojektować strukturę modułu realizującego przetwarzanie danych cyfrowych celem skalowania typu czas-zasoby
Weryfikacja: egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U12, K_U16
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UW, III.P6S_UW.4.o

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka Wpisz opis
Określić kolejność realizacji oraz podział podzadań projektu cyfrowego układu scalonego
Weryfikacja: projekt
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K04
Powiązane charakterystyki obszarowe: