Reconfigurable Computing. Entwurfsmethodik für dynamische Systeme auf partiell rekonfigurierbaren Chips

• Antragsteller: Dr. Heiko Kalte
• Fachliche Zuordnung: Rechnerarchitektur, eingebettete und massiv parallele Systeme
• Förderung: Förderung von 2004 bis 2006
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5421632

Die Integration ganzer Systeme auf einem Baustein war bisher den anwendungsspezifischen Schaltungen (ASICS) vorbehalten. Durch den anhaltenden technologischen Fortschritt können jedoch inzwischen auch FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays) als Integrationsplattform von Systemen genutzt werden. FPGAs weisen im Vergleich zu ASICs eine geringere nutzbare Logikdichte aber eine deutlich höhere Flexibilität auf, da die implementierte Schaltung beliebig oft während des Betriebs durch dynamische Rekonfiguration verändert werden kann. Um die große Flexibilität von FPGAs für den Systementwurf nutzbar zu machen, bedarf es neuer Konzepte. Das zentrale Ziel dieses Forschungsprojekts stellt daher die Verknüpfung der bekannten Schlüsselkonzepte aus dem ASIC-Systementwurf mit der Eigenschaft der dynamischen Rekonfiguration von FPGAs dar. Der im Rahmen des Projekts dargestellte Ansatz sieht die Implementierung einer standardisierten Kommunikationsinfrastruktur sowie den dynamischen Austausch von beliebigen vorsynthetisierten Modulen (Prozessoren, DSPS, Speicher, En-/Dekoder, Filter usw.) vor. Unter der Berücksichtigung spaltenweiser Veränderungen im FPGA werden alle Module die maximale Höhe der FPGA-Fläche einnehmen und entsprechend ihrer Komplexität in der Breite variieren. Die Festlegung der genauen Position der Module im Baustein findet nicht wie beim klassischen Entwurf zum Zeitpunkt der Synthese statt, sondern erst zur Laufzeit. Hierfür sollen im Rahmen des Projekts geeignete Algorithmen zur Umplatzierung der Module und zur Defragmentierung freigewordener Ressourcen entwickelt werden. Dies ermöglicht die Realisierung von dynamischen Systemen, deren Zusammensetzung an sich ständig ändernde Anforderungen angepasst werden kann.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Australien