introduction.lhs

   1 %include talk.fmt
   2 \section{Introduction}
   3 \subsection{Hardware as we know it}
   4 \frame
   5 {
   6 \frametitle{Hardware}
   7 \begin{figure}
   8 \centerline{
   9 \includegraphics<1>[height=8cm]{figures/cpus/pmiphone_boardtopbig}
  10 \includegraphics<2>[height=8cm]{figures/cpus/Intel_core_i7}
  11 \includegraphics<3>[height=8cm]{figures/cpus/6600GT_GPU}
  12 % \includegraphics<4>[height=8cm]{figures/cpus/Altera_StratixIV}
  13 }
  14 \label{img:chips}
  15 \end{figure}
  16 }
  17 \note[itemize]
  18 {
  19 \item Voorbeelden van hardware / chips
  20 \item Next sheet: Binnenkant iPhone met veelvoud aan chips
  21 \item Next sheet: Laatste Intel CPU
  22 \item Next sheet: Nvidia Videochip
  23 \item Next sheet: Altera FPGA
  24 }
  25
  26 \frame
  27 {
  28 \frametitle{Designing Hardware}
  29 \centerline{Design with 4 transistors}
  30 \begin{columns}[c]
  31 \column{0.6\textwidth}
  32 \vspace{-0.5cm}
  33 \begin{figure}
  34 \centerline{\includegraphics[height=6cm, trim = 0 0 0 2.5cm, clip]{figures/schakelingen/NAND}}
  35 \end{figure}
  36 \column{0.4\textwidth}
  37 \begin{figure}
  38 \centerline{\includegraphics[height=6cm, trim = 0 4.5cm 0 0, clip]{figures/schakelingen/CMOS_NAND_Layout}}
  39 \end{figure}
  40 \end{columns}
  41 }
  42 \note[itemize]
  43 {
  44 \item Next sheet: Transistor NAND design
  45 \item Met de hand ontwerpen
  46 \item Basis zijn transistoren
  47 \item Links een schematisch ontwerp, Rechts de layout van de metaal lagen
  48 }
  49
  50 \frame
  51 {
  52 \frametitle{Transistors}
  53 \begin{figure}
  54 \centerline{
  55 \includegraphics<1>[height=8cm]{figures/transistor/hr-1sttransistor}
  56 \includegraphics<2>[height=8cm]{figures/transistor/worldsfastes}
  57 \includegraphics<3>[height=8cm]{figures/transistor/nehalem_432x315}
  58 }
  59 \label{img:chips}
  60 \end{figure}
  61 }
  62 \note[itemize]
  63 {
  64 \item Next sheet: Eerste transistor 60 jaar geleden
  65 \item Next sheet: Superkleine transistoren
  66 \item Next sheet: 731 miljoen transistoren in deze chip
  67 }
  68
  69 \frame
  70 {
  71 \frametitle{Designing Hardware}
  72 \vspace{0.5cm}
  73 \centerline{\Large Drawing won't work for 730 million transistors!}
  74 \begin{figure}
  75 \centerline{\includegraphics[height=7cm]{figures/transistor/nehalem-core}}
  76 \end{figure}
  77 }
  78
  79 \note[itemize]
  80 {
  81 \item Next sheet: Floorplan 730 million
  82 \item Computer details laten uitzoeken.
  83 }
  84
  85 \frame
  86 {
  87 \frametitle{Designing Hardware}
  88 \begin{itemize}
  89 \item We design hardware in the same format as software
  90 \item We make designs in plain text!
  91 \item Software: Programming Languages
  92 \item Hardware: Hardware Description Languages
  93 \end{itemize}
  94 }
  95 \note[itemize]
  96 {
  97 \item Hardware designs worden gewoon in tekst opgeschreven.
  98 \item Maar wel in een special taal voor hardware
  99 \item Waar je voor software programmeer talen hebt,
 100 \item Heb je voor hardware zogeheette hardwarebeschrijvingstalen
 101 }
 102
 103 \frame
 104 {
 105 \frametitle{Designing Hardware}
 106 \begin{columns}
 107 \begin{column}{6cm}
 108 \begin{itemize}
 109 \item Behavioral Descriptions:
 110 \begin{itemize}
 111 \item \emph{What} the hardware does
 112 \end{itemize}
 113 \item Structural Descriptions:
 114 \begin{itemize}
 115 \item \emph{How} the hardware does it
 116 \end{itemize}
 117 \end{itemize}
 118 \end{column}
 119 \begin{column}{4cm}
 120 \includegraphics[width=4cm]{figures/Gradient}
 121 \end{column}
 122 \end{columns}
 123 }
 124 \note[itemize]
 125 {
 126 \item Next sheet: Behavioral vs structural
 127 \item Wat moet de hardware doen? Wiskundig, algoritmisch.
 128 \item Hoe moet de hardware het doen? Compositie, structuur.
 129 \item Balans, meestal beetje van beiden.
 130 \item Graag zo veel mogelijk behavioral (makkelijker)
 131 }
 132
 133 \frame
 134 {
 135 \frametitle{Why do we make Hardware?}
 136 \begin{itemize}
 137 \item We make hardware to solve problems
 138 \item Solutions (Algorithms) often described as a set of mathematical equations
 139 \item `Holy Grail' Hardware Descriptions:
 140 \begin{itemize}
 141 \item Input: Set of Mathematical Equations
 142 \item Output: Hardware that is Provably correct, Fast , Small, Cheap to manufacture, and has a low Energy Usage
 143 \end{itemize}
 144 \end{itemize}
 145 }
 146 \note[itemize]
 147 {
 148 \item Hardware lost problemen op (videodecodering, telefoongesprekken versturen, etc.)
 149 \item Oplossingen zijn beschreven vaak wiskundige formules
 150 \item Heilige graal -$>$ alles automatisch
 151 \item Onbereikbaar
 152 \item Hebben we geen wiskundige programmeertalen?
 153 }
 154
 155 \frame
 156 {
 157 \frametitle{Functional Languages}
 158 \begin{itemize}
 159 \item Functionele talen liggen dicht bij de wiskunde
 160 \item Calculate $2 * 3 + 3 * 4$
 161 \begin{itemize}
 162 \item First calculate $2* 3$ ?
 163 \item Or start with $3 * 4$ ?
 164 \end{itemize}
 165 \end{itemize}
 166 }
 167
 168 \note[itemize]
 169 {
 170 \item Functionele talen eisen (vaak) geen volgorde van uitrekenen
 171 \item Hardware ook niet
 172 \item Lijkt goed overeen te komen
 173 }
 174
 175 % \frame
 176 % {
 177 % \frametitle{Mealy Machine}
 178 % \begin{figure}
 179 % \centerline{\includegraphics<1>[width=6.25cm]{mealymachine2}
 180 % \includegraphics<2>[width=6.25cm]{mealymachine2-func-red}
 181 % \includegraphics<3>[width=6.25cm]{mealymachine2-state-red}}
 182 % \label{img:mealymachine}
 183 % \end{figure}
 184 % \begin{beamercolorbox}[sep=-2.5ex,rounded=true,shadow=true,vmode]{codebox}
 185 % \begin{code}
 186 % run {-"{\color<2>[rgb]{1,0,0}"-}func{-"}"-} {-"{\color<3>[rgb]{1,0,0}"-}state{-"}"-} [] = []
 187 % run {-"{\color<2>[rgb]{1,0,0}"-}func{-"}"-} {-"{\color<3>[rgb]{1,0,0}"-}state{-"}"-} (i:inputs) = o:outputs
 188 %   where
 189 %     ({-"{\color<3>[rgb]{1,0,0}"-}state'{-"}"-}, o)  =   {-"{\color<2>[rgb]{1,0,0}"-}func{-"}"-} i {-"{\color<3>[rgb]{1,0,0}"-}state{-"}"-}
 190 %     outputs                                         =   run {-"{\color<2>[rgb]{1,0,0}"-}func{-"}"-} {-"{\color<3>[rgb]{1,0,0}"-}state'{-"}"-} inputs
 191 % \end{code}
 192 % \end{beamercolorbox}
 193 % }
 194 % \note[itemize]{
 195 % \item A Mealy machine bases its output on the current state and the input
 196 % \item State is part of the function signature
 197 % \item Both the current state, and the updated State
 198 % \item The run function simulates a mealy machine for the provided number of inputs
 199 % }
 200 %
 201 % \frame
 202 % {
 203 % \frametitle{Haskell Description}
 204 % \begin{figure}
 205 % \centerline{\includegraphics[width=6.25cm]{mealymachine2-func-red}}
 206 % \end{figure}
 207 % \begin{beamercolorbox}[sep=-2.5ex,rounded=true,shadow=true,vmode]{codebox}
 208 % \begin{code}
 209 % func ::
 210 %   InputSignal ->
 211 %   State ->
 212 %   (State, OutputSignal)
 213 % \end{code}
 214 % \end{beamercolorbox}
 215 % }
 216 % \note[itemize]{
 217 % \item In \clash{} you describe the logic part of the mealy machine
 218 % \item The state in the signature is turned into memory elements when translating to VHDL
 219 % }