Rapid-Prototyping ereignisgesteuerter Systeme

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Rolf Ernst
• Subject Area: Computer Architecture, Embedded and Massively Parallel Systems
• Term: from 1998 to 2001
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5131254

Der Lösungsansatz besteht zunächst aus einem Ereignisflußmodell einem zugehörigen parallelen Architekturmodell. Das Ereignisflußmodell erlaubt es, die Systemfunktion entsprechend den geforderten Reaktionszeiten und Ereignisabständen zu zerlegen und auf unterschiedliche Komponenten abzubilden, die sich entweder für hohe Zeitanforderungen oder für komplexere Operationen eignen. Das Ereignisflußmodell gestattet den formalen Nachweis der Einhaltung der geforderten Ereignisabstände und Reaktionszeiten, sofern das Laufzeitverhalten der Einzelkomponenten vorliegt. Die Möglichkeit der Zerlegung einer reaktiven Systemfunktion unter verifizierbarem Zeitverhalten bildet nun im zweiten Schritt die Grundlage eines kompositorischen Ansatzes. Dabei wird eine Bibliothek von gebräuchlichen Architekturkomponenten reaktiver Systeme angelegt, beginnend mit Zählern (bzw. ``Capture-and-Compare''- Funktionen) und Schieberegistern (seriell-parallel-Umsetzung) über Schaltnetze und Schaltwerksautomaten, die aus einer Register-Transfer-Beschreibung synthetisiert werden, bis hin zu einfachen Mikrocontrollern, wie dem PIC. Diese Architekturkomponenten können getrennt synthetisiert und lokal mit kurzen Verbindungswegen plaziert werden, so daß hohe maximale Taktraten vor allem der einfachen Komponenten resultieren. Dies konnte am Beispiel des zeitkritischen Teils einer Fast-Ethernet-Schnittstelle gezeigt werden, der nur mit diesen Komponenten erzeugt wurde. Funktionen, die auf Mikrocontrollern oder synthetisierten Schaltwerksautomaten implementiert werden, können weitgehend unverändert auf die Architekturkomponenten abgebildet werden, während an den zeitkritischen Stellen eine Anpassung an die generischen Bibliotheksmodule erforderlich ist. Der Entwurfsaufwand konzentriert sich also auf die kritischen Stellen, wobei stets ein Systemmodell zusammenhängendes Systemmodell erhalten bleibt. Als sehr vorteilhaft erweist sich die Möglichkeit, das verbreitete Entwurfssystem MATLAB/SIMULINK-System für die Eingabe und Simulation der Systemfunktion zu nutzen. Der kommende Projektzeitraum soll sich zum einen mit einem Ausbau der Komponentenbibliothek, zum anderen mit der Optimierung der entstehenden Architektur durch Resource-Sharing befassen. Zum Abschluß wird in Zusammenarbeit mit der Universität Erlangen und der TU München ein Demonstrator erstellt.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1020: Rapid Prototyping für integrierte Steuerungssysteme mit harten Zeitbedingungen