Beitrag zum modellbasierten Entwurf eingebetteter Systeme: komponentenbasierte Modellierungsansätze für verteilte rekonfigurierbare Plattformen
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Ilmenau
ISLE
2014
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| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
1.1 NANOMESSTECHNIK UND ECHTZEITDATENVERARBEITUNG 2
1.2 MODELLBASIERTER ENTWURF EINGEBETTETER SYSTEME UND ZIELSTELLUNGEN 7
1.3 INHALT DIESER ARBEIT 9
2 ENTWURFSMETHODIK FUER EINGEBETTETE SYSTEME 11
2.1 EINGEBETTETE SYSTEME 11
2.2. SYSTEMENTWURFSPROZESSE 13
2.3 PLATTFORMBASIERTER ENTWURF 15
2.4 MODELLBASIERTER ENTWURF 17
2.5 MODELLBASIERTER KOMPONENTENORIENTIERTER ENTWURF FUER VERTEILTE
PLATTFORMEN 22
2.5.1 DER TOP-DOWN-SYSTEMENTWURF 22
2.5.2 DIE BOTTOM-UP-DEFINITION DER ENTWURFSPLATTFORMEBENE . 24
2.6 FAZIT - MODELLBASIERTE IMPLEMENTIERUNG IN DER MESS- UND AUTO
MATISIERUNGSTECHNIK 26
3 REKONFIGURIERBARE HARDWARE-PLATTFORMEN ALS TEIL EINGEBETTETER SYS
TEME 29
3.1 FIELD-PROGRAMMABLE GATE ARRAYS 29
3.1.1 TECHNOLOGIEUEBERBLICK FIELD-PROGRAMMABLE GATE ARRAYS 30
3.1.2 MULTI-FPGA-PLATTFORMEN 31
3.1.3 SYSTEM-ON-CHIP-TECHNOLOGIEN 32
3.2 ENTWURF UND SYNTHESE DIGITALER SYSTEME 37
3.2.1 ENTWURF DIGITALER LOGIK 37
3.2.2 SYNTHESE 39
3.2.3 IMPLEMENTIERUNGSPROZESS FUER FPGA 40
3.3 KOMPONENTENBASIERTE LOGIK 42
3.3.1 LOKALITAET UND INTEGRATION 42
3.3.2 KOMPONENTENARCHITEKTUR: DATENPFAD UND STEUERPFAD . . 44
3.4 FAZIT - FPGAS IN MESS- UND AUTOMATISIERUNGSTECHNISCHEN AN
WENDUNGEN 45
XIII
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INHALTSVERZEICHNIS
4 MODELLBASIERTE ENTWURFSPLATTFORM FUER VERTEILTE REKONFIGURIERBARE SYS
TEME 47
4.1 PLATTFORM-MODELLIERUNG 48
4.1.1 *SYSTEM-ON-MULTIPLE-CHIPS 48
4.1.2 KONZEPTUELLE STUDIEN ZU MULTI-FPGA-SYSTEMEN .... 49
4.1.3 METAMODELL FUER MULTI-FPGA-HARDWARE UND SOC-DESIGNS 54
4.2 PLATTFORMSPEZIFISCHE MODELLIERUNG 56
4.2.1 MODELLREPRAESENTATION WIEDERVERWENDBARER KOMPONENTEN 57
4.2.2 STRUKTUR APPLIKATIONSSPEZIFISCHER KOMPONENTEN 58
4.2.3 METAMODELL FUER MULTI-FPGA-ORIENTIERTE MODELLIERUNG . 59
4.3 MODELLBASIERTER ENTWURFSPROZESS FUER MULTI-FPGA-SYSTEME ... 62
4.4 FAZIT 64
5 AUSGEWAEHLTE METHODEN ZUR APPLIKATIONSSPEZIFISCHEN MODELLSYNTHESE 67
5.1 DATENFLUSSORIENTIERTE KOMPONENTENBASIERTE SYSTEME 68
5.1.1 DER DATENFLUSSGRAPH 68
5.1.2 DAS DATENFLUSSPARADIGMA ALS BERECHNUNGSMODELL .... 70
5.1.3 KOMPONENTENMODELLE MIT DATENFLUSS-SEMANTIK 71
5.2 *RESOURCE-SHARING AUF KOMPONENTENEBENE 77
5.2.1 RESSOURCEN UND KONTEXTE 78
5.2.2 AUTOMATISCHE MODELLSYNTHESE VON DATEN- UND STEUERPFAD 82
5.2.3 FEASIBILITY-ABSCHAETZUNG 87
5.2.4 BEMERKUNGEN ZUR RESOURCE-SHARING-METHODE 89
5.3 SCHNITTSTELLENLOGIK ZUR OFF-CHIP-KOMMUNIKATION 89
5.3.1 PLATTFORM, PARTITIONEN UND KOMPONENTEN 91
5.3.2 AUTOMATISCHE MODELLSYNTHESE DER ZUGRIFFSLOGIK 95
5.3.3 BEMERKUNGEN ZUR ZUGRIFFSLOGIK-GENERIERUNGSMETHODE . . 103
5.4 EINORDNUNG IN DIE PLATTFORMSPEZIFISCHE MODELLTRANSFORMATION 105
5.5 FAZIT 108
6 MODELLBASIERTER HARDWARE-ORIENTIERTER ENTWURF IN DER ANWENDUNG 111
6.1 SPEZIFIKATION DES REGELUNGSSYSTEMS 112
6.2 KOMPONENTENORIENTIERTER PLATTFORMSPEZIFISCHER ENTWURF .... 116
6.2.1 TRANSFORMATION DER SIMULATIONSSEMANTIK 117
6.2.2 KOMPONENTEN- UND SCHNITTSTELLENENTWURF 119
6.2.3 LATENZOPTIMIERUNG INNERHALB DER KOMPONENTEN 123
6.2.4 BLACK-BOX-KOMPONENTEN 123
6.2.5 ERGEBNISSE DES KOMPONENTENBASIERTEN ENTWURFS 127
6.3 RESOURCE-SHARING IM PLATTFORMSPEZIFISCHEN ENTWURF 130
6.3.1 RESOURCE-SHARING FUER ATOMARE OPERATOREN 130
6.3.2 RESOURCE-SHARING FUER PARAMETRISIERBARE KOMPONENTEN . 132
6.3.3 ERGEBNISSE FUER RESOURCE-SHARING-ENTWUERFE 138
XIV
INHALTSVERZEICHNIS
6.4 INTERMODULKOMMUNIKATIONSLOGIK IM VERTEILTEN ENTWURF 139
6.4.1 PARTITIONIERTES MODELL 140
6.4.2 MULTI-CHIP-MODELL MIT INTERMODULKOMMUNIKATION . . . 142
6.4.3 SYNTHESEERGEBNISSE FUER APPLIKATIONSSPEZIF. ZUGRIFFSLOGIK . 144
6.5 REPRAESENTATIVE ERGEBNISSE DER DESIGN-SPACE-EXPLORATION .... 147
6.5.1 SYSTEMENTWURFSKRITERIEN UND REALISIERUNGSVARIANTEN . . 147
6.5.2 ERGEBNISSE 149
6.6 FAZIT 154
7 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 157
7.1 DISKUSSION DER ERGEBNISSE 158
7.2 WEITERFUEHRENDE ARBEITEN UND AUSBLICK 160
A ANHANG 163
A.L RESOURCE-SHARING - PROTOTYPING 164
A.2 MODELLIERUNG DES REGELUNGSSYSTEMS 169
A.3 PLATTFORMSPEZIFISCHE MULTI-FPGA-MODELLE 174
A.3.1 SYNTHESEERGEBNISSE 174
A.3.2 STRUKTUREN UND SCHEDULES 175
A.3.3 MODELLKOMPLEXITAET 184
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS 185
ABBILDUNGSVERZEICHNIS 186
TABELLENVERZEICHNIS 190
LITERATURVERZEICHNIS 193
XV
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