Ein moderner VLSI-Chip besteht aus einer Zillion Teilen - Logik, Steuerung, Speicher, Verbindungen usw. Wie entwerfen wir diese komplexen Chips? Antwort: Mit CAD-Software-Tools. Ein moderner VLSI-Chip ist ein bemerkenswert komplexes Gebilde: Milliarden von Transistoren, Millionen von Logikgattern, die für Berechnungen und Steuerung eingesetzt werden, große Speicherblöcke, eingebettete Blöcke mit vorgefertigten Funktionen, die von Dritten entworfen wurden (als "geistiges Eigentum" oder IP-Blöcke bezeichnet). Wie schaffen es die Menschen, diese komplizierten Chips zu entwerfen? Antwort: Mit einer Reihe von CAD-Tools (Computer Aided Design) wird eine abstrakte Beschreibung des Chips erstellt und schrittweise zu einem endgültigen Design verfeinert. Dieser Kurs konzentriert sich auf die wichtigsten Design-Tools, die bei der Erstellung eines anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises (ASIC) oder eines System on Chip (SoC) verwendet werden. In diesem ersten Teil des Kurses konzentrieren wir uns auf die wichtigsten booleschen Logikdarstellungen, die es ermöglichen, die Gate-Level-Logik in diesen Designs zu synthetisieren und zu verifizieren. Dies ist der erste Schritt in der Designkette, da wir von der Logik zum Layout übergehen. Unser Ziel ist es, dass die Studenten verstehen, wie die Tools selbst funktionieren, und zwar auf der Ebene ihrer grundlegenden Algorithmen und Datenstrukturen. Zu den behandelten Themen gehören: Boolesche Algebra, Logikverifikation und Logiksynthese (2-stufig und mehrstufig). Empfohlene Vorkenntnisse Programmiererfahrung (C, C++, Java, Python, etc.) und Grundkenntnisse über Datenstrukturen und Algorithmen (insbesondere rekursive Algorithmen). Grundlegende Kenntnisse im digitalen Design: Boolesche Algebra, Kmaps, Gatter und Flipflops, Entwurf von endlichen Zustandsmaschinen. Lineare Algebra und Kalkül auf dem Niveau eines Junior- oder Senior-Ingenieurstudenten. Grundlegende VLSI-Kenntnisse auf Undergraduate-Niveau sind von Vorteil, aber nicht notwendig. Wir werden den Kurs in sich geschlossen halten, aber Studenten mit einigen VLSI-Kenntnissen werden in der Lage sein, einen Teil des Hintergrundmaterials in diesem Kurs zu überspringen.