Optimierung einer Rahmenarchitektur für parametrisierbare eingebettete Mikrocontroller:
Gespeichert in:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1994
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| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschritt-Berichte VDI / 9]
193 |
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| Beschreibung: | Zugl.: Diss, 1994 |
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| adam_text | Titel: Optimierung einer Rahmenarchitektur für parametrisierbare eingebettete Mikrocontroller
Autor: Neumann, Karl-Thomas
Jahr: 1994
-IV - Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung ........................... 1 1.1 Ansätze aus der Literatur .................. 2 1.2 Zielsetzung ........................ 3 2 Beschreibung des Gesamtsystems ................. 4 3 Quantitative Analyse ...................... 6 3.1 Methodik der quantitativen Analyse . . . •.......... 7 3.1.1 ArchitekturrelevantÄ Fragestellungen ............. 7 3.1.2 Statische Analyse ..................... 8 3.1.3 Dynamische Analyse .................... 10 3.2 Ergebnisse aus der Literatur ................ 10 3.2.1 Instruktionssatzanalyse ................... 11 3.2.2 Hochsprachenprogramm-Analyse ............... 12 3.3 Diskussion gängiger Controllerarchitekturen .......... 14 3.3.1 Motorola 68HC05 14 3.3.2 Intel 8051 17 3.3.3 Weitere Architekturen ................... 20 3.4 Zusammenfassende Bewertung ................ 21 4 Design eines 68HC05-Klons ................... 23 4.1 Funktionale Modellierung .................. 23 4.1.1 Die Architektur-Ebene ................... 24 4.1.2 Die Mikroprogramm-Ebene ................. 25 4.1.3 Die Register-Transfer-Ebene ................ 26 4.2 Verifikation der Modellhierarchien .............. 26 4.3 Grundlegende Schaltungstechniken .............. 29 4.4 Das Steuerwerk ...................... 30 4.5 Der Datenpfad ...................... 33 4.6 Der Interrupt-Controller .................. 35 4.7 Der Maskengenerator .................... 36 4.8 Diskussion der Erfahrungen ................. 36 5 Implikationen der Compiler-Technologie .............. 40 5.1 Aufbau des retargierbaren Compilers ............. 40 5.2 Ansätze aus der Literatur .................. 42
-V - 5.2.1 Der RISC-Ansatz ................ 43 5.2.2 Hochsprachen-Maschinen .................. 44 5.3 Die Adressierungsarten ................... 45 5.3.1 Das Adressierungsmodell .................. 46 5.3.2 Virtuelle Register ..................... 47 5.3.3 Die Adressierungsräume .................. 49 5.4 Der Kontrollfluß ...................... 49 5.5 Der instruktionsmix .................... 50 5.6 Die implementierte Laufzeitumgebung ......... 51 5.7 Ableitung von Grundsätzen ................. 55 6 Echtzeit-Anwendungen ..................... 56 6.1 Reaktion auf externe Ereignisse ............... 56 6.1.1 Ein generischer Interrupt-Controller ............. 60 6.2 Multitasking ....................... 61 6.2.1 Scheduling-Strategien ................... 61 6.2.2 Multitasking auf dem 68HC05 63 6.2.3 Ein Implementierungsbeispiel ............. 64 6.2.4 Speicherplatzverwaltung .................. 66 6.3 Prozeßsynchronisation und -kommunikation ....... 67 6.4 Ableitung von Grundsätzen ................. 69 7 Entwurfs- und Verifikationswerkzeuge ............... 70 7.1 Der Architektursimulator .................. 70 7.1.1 Die Modellsynthese .................... 71 7.1.2 Der MicroDebugger .................... 72 7.2 Der ScanDebugger ..................... 73 7.2.1 Taktsynchronisation .................... 75 7.2.2 Kosten und Perspektiven .................. 76 7.3 Hardware-Erweiterungen .................. 76 7.4 Schlußfolgerungen ..................... 77 8 Vorschlag einer Architektur ................... 78 8.1 Die Speicherorganisation .................. 78 8.1.1 Ein- und Ausgabekanäle .................. 81 8.2 Das Registermodell .................... 82 8.3 Der Instruktionssatz .................... 82 8.3.1 Die Codierung der Instruktionen ............... 87
-VI - 8.4 Der Entwurf des Datenpfades ................ 90 8.4.1 Verkettung von Resourcen ................. 92 8.4.2 Scheduling des Instruktionssatzes .............. 92 8.4.3 Struktur des Datenpfades .................. 94 8.5 Erweiterungen des Instruktionssatzes ............. 96 9 Bewertung der Architektur .................... 98 9.1 Der Implementierungsaufwand ................ 98 9.2 Assembler-Benchmark ........... 100 9.3 Compiler-Unterstützung .................. 102 9.4 Echtzeit-Unterstützung ................... 103 9.5 Abschließende Bemerkungen ................ 104 10 Zusammenfassung ........................ 105 Anhang A: Instruktionssätze .................. 107 Anhang B: Statische Instruktionssatznutzung ........... 108 Anhang C: Quellen und Senken im IMS2205 ........... 112 Anhang D: Instruktionssatz der tl-Architektur .......... 113 Bibliographie .......................... 117
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