Polymorphe Objekte für den Entwurf dynamisch rekonfigurierbarer FPGAs
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Mit OSSS+R ist ein Verfahren entstanden, welches die Lücke zwischen den Anforderungen einer Applikationsspezifikation und denen der Synthese Werkzeuge der FPGA Hersteller schließt. Eines der großen bisherigen Hindernisse in der Anwendung partieller Laufzeitrekonfiguration ist die mangelnde Unterstützung durch eine Werkzeugkette zur Simulation und Synthese. Demzufolge war die Nutzung der Laufzeitrekonfiguration immer mit langwierigen manuellen Implementationsaufgaben verknüpft. Deren Dauer und die Notwendigkeit der unausweichlichen Fehlersuche haben die Attraktivität der neuen technischen Möglichkeit stark geschmälert. Mit OSSS+R existiert ein Verfahren, welches die Mehrheit dieser Aufgaben automatisiert. Die Ergebnisse des Projektes lassen sich wie folgt summieren: • Es wurde eine Beschreibungsform für partiell rekonfigurierbare Systeme gefunden, die folgende Eigenschaften aufweist: Sie ist leicht aus einer algorithmischen Beschreibung heraus zu erstellen, denn die Rekonfiguration wird durch die Nutzung von Objekten implizit beschrieben. Somit wird die Bedarfsfeststellung durch Objektnutzung von der Planung der Rekonfigurationsvorgänge getrennt. Sie behandelt Arbitrierung von Flächenzugriffen und Rekonfigurationen, Platzierung, Rekonfigurationszeiten sowie Objektpersistenz als isolierte Aspekte. Dies begünstigt die Wartbarkeit, reduziert die Komplexität und erleichtert Optimierungen. • Es wurde gezeigt, dass die Beschreibung simulierbar ist. Sie reflektiert das spätere Systemverhalten zyklengenau. Umgesetzt als domänenspezifische Bibliothek zu SystemC fügt sie sich in bestehende Werkzeugketten ein. • Weiterhin wurde gezeigt, dass die objektorientierte Beschreibung mit Laufzeit p olymorphie direkt in synthetisier bar es VHDL übersetzt werden kann. OSSS+R kann ohne Änderung des Zeit verhalt ens in ein Post-Synthese Simulationsmodell übersetzt werden. Ebenso kann ein Synthesemodell für die Weiterverarbeitung mit herstellerspezifischen Werkzeugen, z.B. dem Xilinx ISE mit EAPR-Erweiterungen, übersetzt werden. • Es wurden Optimierungsmittel untersucht, die eine Einflussnahme auf die Schedulingentscheidungen dort gestatten, wo die geeigneten Informationen vorliegen: Im Scheduler, in der rekonfigurierbaren Fläche oder in den nutzenden Prozessen. Hierzu werden dem Nutzer Hilfestellungen durch Protokollfunktionen und ein Visualisierungswerkzeug geboten. PolyDyn hat hiermit einen Beitrag zur Fragestellung geleistet, wie sich Systeme unter Nutzung partieller Laufzeitrekonfiguration entwerfen lassen, ohne den Aufwand drastisch zu erhöhen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Designing for dynamic partially reconfigurable FPGAs with SystemC and OSSS. In: Advances in Design and Specification Languages for SoCs, The Chip Design Languages (ChDL) series, chapter Part III: C/C++-Based System Design, pages 183-198. Springer, P.O. Box 17, 300 AA Dordrecht. The Netherlands, Jan. 2005. Buchuntertitel: SSelected Contributions from FDL'04"
Andreas Schallenberg, Frank Oppenheimer, and Wolfgang Nebel
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Designing for dynamic partially reconfigurable FPGAs with SystemC and OSSS. In: Advances in Design and Specification Languages for SoCs, The Chip Design Languages (ChDL) series, pages 183-198. Springer, P.O. Box 17, 300 AA Dordrecht, The Netherlands, 2005
Andreas Schallenberg, Frank Oppenheimer, and Wolfgang Nebel
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OSSS+R,: Simulation of Reconfigurable Architectures. März 2005. DATE 2005
Andreas Schallenberg, Frank Oppenheimer, and Wolfgang Nebel
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OSSS-4-R: Modelling and Simulating Self-Reconfigurable Systems. In: Proceedings - 2006 International Conference on Field Programmable Logic and Applications, pages 177-182, Aug. 2006
Andreas Schallenberg, Frank Oppenheimer, and Wolfgang Nebel
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ANDRES - ANalysis and Design of run-time REconfigurable, heterogeneous Systems. In: DATE 2007 (Design, Automation and Test in Europe), Workshop on FPGAs and Reconfigurable Systems, Nice, France, Apr. 2007
Andreas Herrholz, Frank Oppenheimer, Andreas Schallenberg, Wolfgang Nebel, Christoph Grimm, Markus Damm, Fernando Herrera, Eugenio Villar, Ingo Sander, Axel Jantsch, and Anne-Marie Fouilliart
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Exploration, Partitioning and Simulation of Reconfigurable Systems. it - Information Technology, 3/2007(3/2007):149-156, Mai 2007
Florian Dittmann, Franz Rammig, Martin Streubuhr, Christian Haubelt, Andreas Schallenberg, and Wolfgang Nebel
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OSSS+R: Simulation and Synthesis of Self-Adaptive Systems. DATE 2007 (Design, Automation and Test in Europe), University Booth, Nice, Apr. 2007
Philipp Andreas Hartmann, Andreas Schallenberg, Frank Oppenheimer, and Wolfgang Nebel
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The ANDRES Project : Analysis and Design of run-time reconfigurable, heterogeneous Systems. In: Proceedings of 2007 International Conference on Field Programmable Logic and Applications. IEEE, Aug. 2007
Andreas Herrholz, Frank Oppenheimer, Philipp Andreas Hartmann, Andreas Schallenberg, Wolfgang Nebel, Christoph Grimm, Markus Damm, Fernando Herrera, Eugenio Villar, Ingo Sander, Axel Jantsch, Anne-Marie Fouilliart, and Marco Martinez
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Adaptive Scheduling of Dynamic Reconfiguration in Stream-Based Applications. In: Proceedings - ReCoSoC '08, 2008
Ralph Görgen, Frank Oppenheimer, and Wolfgang Nebel
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Analyse und Optimierung von dynamisch rekonfigurierbaren Systemen mittels Ereignisvisualisierung. In: Tagungsband des 11. ITG/GMM/GI-Workshop "Methoden und Beschreibungssprachen zur Modellierung und Verifikation von Schaltungen und Systemen", März 2008
Ralph Görgen, Frank Oppenheimer, Andreas Schallenberg, and Wolfgang Nebel
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OSSR+R: Modelling and Simulation of Self-Reconfigurable Systems. EDAA / DATE PhD Forum, März 2008
Andreas Schallenberg
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Specification of HW/SW adaptive Embedded Systems in SystemC. In: Forum on specification and Design Languages 2008, Stuttgart, Germany, 2008
Philipp A. Hartmann, Fernando Herrera, Eugenio Villar
