Eingebettete Hardware-/Software-Systeme

System Level Design

Modul: 2V + 2Ü

Die stetig steigenden Integrationsdichten integrierter Schaltung ermöglichen die Implementierung zunehmend leistungsfähigerer und komplexerer Systeme. Das kann zum einen die Integration mehrerer Teilkomponenten auf dem gleichen Chip (System-on-Chip) oder die Implementierung leistungsfähigerer Algorithmen sein. Traditionelle Entwurfstechniken sind allerdings kaum noch in der Lage mit der steigenden Komplexität heutiger eingebetteter Systeme mitzuhalten. Daher gibt es in Forschung und Praxis Bestrebungen durch neuartige Methoden und Werkzeuge die Produktivität im Entwurfsprozess deutlich zu erhöhen und damit den sogenannten "Design-Productity-Gap" zu schließen. Dies wird zum Beispiel durch eine stärkere Abstraktion erreicht, indem das Verhalten von Komponenten nur noch auf algorithmischer Ebene beschrieben wird und durch High-Level-Synthese-Techniken automatisch in Hardware- oder Softwareimplementierungen übersetzt wird. Dabei wird mit Hilfe von strukturierten Verfeinerungs- und Explorationsprozessen eine möglichst optimale Implementierung erzeugt, die vorher definierte Anforderungen an das System, wie z.B. Kosten, Energieverbrauch und Fläche, bei möglichst hoher Performanz erfüllt. Durch Techniken wie Virtual Prototyping können Gesamtsysteme bereits frühzeitig simuliert und verifiziert werden, ohne das Teilkomponenten bereits vollständig implementiert sind.

Dieses Modul baut auf den Modulen Eingebette Systeme I und II auf, vertieft die dort erworbenen Kenntnisse zum Entwurf von Hardware/Software-Systemen und erweitert sie um aktuelle Methoden und Werkzeuge. Mit SystemC wird eine Sprache vorgestellt, die bereits vielfach in Industrie und Forschung zum Entwurf und für die Verifikation von Hardware/Softwaresystemen eingesetzt wird und mehrere Abstraktionsebenen von zyklengenauer Hardware-Beschreibung bis hin zu allgemeinen parallelen Prozessen unterstützt. Auf der Basis von SystemC wird mit Transaction-Level-Modeling eine Technik zur Abstraktion und Modellierung von virtuellen Prototypen vorgestellt.

Das Modul vertieft Kenntnisse über den Entwurf eingebetteter Systeme und erweitert sie um aktuelle Methoden und Werkzeuge für den Systementwurf auf höheren Abstraktionsebenen. Die Studierenden erwerben in diesem Modul:

  • Kenntnisse der Phasen eines System-Level Entwurfsflusses
  • Kenntnisse von Verfeinerungs- und Transformationstechniken zur Überführung einer initialen Spezifikation in eine reale Implementierung
  • Kenntnisse über aktuelle Entwurfsmethodiken und -werkzeuge
  • Kenntnisse über formale Berechnungsmodelle von Spezifikationssprachen
  • Kenntnisse aktueller Forschungsergebnisse und -trends
  • Fähigkeiten zur Beschreibung von Systemkomponenten und -architekturen mithilfe von Systembeschreibungssprachen
  • Fähigkeiten zur Partitionierung und Parallelisierung von Anwendungen
  • Fähigkeiten zur Bewertung und Exploration von Entwurfsentscheidungen
  • Fähigkeiten zur Durchführung eines vollständigen Systementwurfs von Spezifikation zu Implementierung

Organisatorisches

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