Ricerc@Sapienza

Il Gruppo di Circuiti e Sistemi Digitali della Sapienza Universita' di Roma studia la progettazione di chip digitali innovativi, in tutte le sue fasi dal livello di circuito al livello logico, architetturale e di sistema hardware/software.

Le attivita’ svolte riguardano la progettazione e modellazione di celle digitali e di architetture RTL (Register Transfer Level) di microprocessori e acceleratori computazionali, la co-progettazione hardware/software per applicazioni di elaborazione dei segnali e di intelligenza artificiale in ambito Edge-Computing e High-Performance Computing (supercomputing), l'ottimizzazione della resistenza ai guasti in applicazioni safety-critical. Nel dettaglio, fra le competenze sviluppate nel corso degli anni vi sono:

• Progettazione circuitale e full-custom (livello SPICE): Progettazione di celle CMOS dedicate, analisi di timing, potenza, e affidabilità; circuiti self-timed.
• Progettazione di IP a livello RTL (VHDL e SystemVerilog) per flussi FPGA e ASIC: Core di processori RISC-V, unità aritmetiche, unità di calcolo vettoriale e iper-dimensionale, supporto harwdare al multithreading, ottimizzazione del trade-off energia/velocità, acceleratori di algoritmi di machine learning e AI.
• Modellazione/analisi di architetture (single e multi-core): RISC-V, ARM, ST200, architetture dedicate (ad esempio, fuzzy, DSP, calcolo approssimato, calcolo iper-dimensionale), in Qemu, SystemC, C, Python, VHDL.
• Sviluppo software embedded avanzato: Programmazione kernel Linux, Embedded Linux e RTOS; sviluppo di sistemi runtime RISC-V, ARM, PIC, STM32; reti di sensori wireless compatibili con LoRa e Zigbee.

Il Gruppo sviluppa e mantiene il progetto della famiglia open-source di processori RISC-V Klessydra (https://github.com/klessydra).

La visione del Gruppo di Circuiti e Sistemi Digitali della Sapienza e' far sì che la ricerca universitaria operi in sinergia con la ricerca industriale per apportarvi elementi di invenzione e innovazione.

La missione del Gruppo e' formare progettisti digitali esperti attraverso lo sviluppo di progetti di ricerca scientifica applicata nei quali gli studenti sono attivamente coinvolti.

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The Digital Circuits and Systems Group at Sapienza University of Rome studies the design of innovative digital chips, from the circuit level to the logic, architectural, and hardware/software system levels.

The activities carried out include designing and modeling digital cells, RTL (Register Transfer Level) architectures for microprocessors and computational accelerators, hardware/software co-design for signal processing and artificial intelligence applications in Edge Computing and High-Performance Computing (Supercomputing) , and fault-resilience optimization in safety-critical applications. Specifically, the skills developed over the years cover:

• Circuit and full-custom design (SPICE level): Design of dedicated CMOS cells, timing, power, and reliability analysis; self-timed circuits.
• RTL-level IP design (VHDL and SystemVerilog) for FPGA and ASIC workflows: RISC-V processor cores, arithmetic units, vector and hyperdimensional computation units, hardware support for multithreading, energy/speed tradeoff optimization, machine learning and AI algorithm accelerators.
• Architectural modeling/analysis (single and multi-core): RISC-V, ARM, ST200, dedicated architectures (e.g., fuzzy, DSP, approximate computation, hyperdimensional computation), in Qemu, SystemC, C, Python, VHDL.
• Advanced embedded software development: Linux kernel programming, Embedded Linux, and RTOS; development of RISC-V, ARM, PIC, and STM32 runtime systems; LoRa and Zigbee-compatible wireless sensor networks.

The Group has been developing and maintaining the open-source Klessydra RISC-V processor family (https://github.com/klessydra).

The vision of the Digital Circuits and Systems Group at Sapienza University is to ensure that academic research operates in synergy with industrial research to contribute elements of invention and innovation.

The mission of the Group is to train expert digital designers through the development of applied scientific research projects in which students are actively involved.