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Entwurfsmethodik heterogener Systeme

Klupsch, Steffen :
Entwurfsmethodik heterogener Systeme.
[Online-Edition]
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2004)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Entwurfsmethodik heterogener Systeme
Language: German
Abstract:

In dieser Dissertation wird ein simulationsbasierter Entwurfsablauf zur Entwicklung heterogener Systeme vorgestellt. Ein heterogenes System, das Sensorik, Signalaufbereitung, digitale Signalverarbeitung und Aktoren enthält, kann vollständig simuliert werden, wenn geeignete Modelle für die Gesamtsystemsimulation erstellt werden. Bei der Entwicklung der Bestandteile des heterogenen Systems werden jedoch genauere Modelle benötigt, welche die Eigenschaften der betrachteten Komponenten mit mehr Details beschreiben. In dieser Arbeit werden mathematische Kriterien definiert, die zur Klassifizierung der Simulationsbeschreibungen genutzt werden. Diese beschreiben Abstraktionsklassen, die über viele verschiedene Anwendungsdomänen hinweg gleichermaßen genutzt werden können. Der vorgestellte Entwurfsablauf zur Entwicklung heterogener Systeme basiert auf einem konsequenten Einsatz von Zeitbereichssimulationen und modellbasierten Validierungsschritten. Dabei nimmt die Gesamtsystemsimulation einen hohen Stellenwert ein. Die Wartung und Weiterentwicklung der Gesamtsystemmodelle während des Entwurfsprozesses und der fließende Übergang von vereinfachten Modellen zu realitätsnahen Beschreibungen erfordert ein Simulationssystem, in dem Modelle der unterschiedlichen Modellklassen gemeinsam simuliert werden können. Die Simulationsumgebung, die während der hier beschriebenen Doktorarbeit realisiert wurde, ermöglicht die gemeinsame Simulation von Modellen aus drei Abstraktionsklassen. Das zugrundegelegte Konzept baut auf einem kommerziellen VHDL-AMS Simulator, einer FPGA-Karte mit PCI-Schnittstelle, sowie einem RAD Tool auf. Die FPGA-Karte ermöglicht eine Simulation der digitalen Komponenten des heterogenen Systems in Echtzeit und, wie am Beispiel eines Echtzeit-Bildverarbeitungs-Projekts dargestellt, sogar eine beschleunigte Ausführung der Aufgabenstellung. Der integrierte VHDL-AMS Simulator wird zur Ausführung von Modellen der Sensorik und der analogen Schaltungen genutzt, wobei die Bedeutung des Refactorings während der Entwicklung dieser Komponenten insbesondere am Beispiel des virtuellen Dekompressionsrechners vDC gezeigt wird. Anhand dieses Demonstrators wird gezeigt, wie der Entwicklungsvorgang vereinfacht werden kann, indem man die Arbeitsschritte in einfache überschaubare Arbeitseinheiten zerlegt. Bei diesen wird zwischen kreativen Arbeitseinheiten und Refactorings unterschieden. Die im Anhang ausführlich beschriebenen Refactorings ermöglichen eine unkomplizierte, systematische Umformung der vorhandenen Beschreibungen in optimierte Beschreibungen.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
A simulation based design flow for the development of heterogeneous systems is presented in this theses. A heterogeneous system is a huge system which includes several components like sensors, signal conditioning blocks, digital signal processing and actors. It can be simulated completely if special system models are developed. Additionally, more detailed models, which describe the components with higher accuracy, are needed during the development of these components. Mathematical characteristics to distinguish such models are derived in this theses. These characteristics define abstraction classes, which are not bound to a specific application domain: A mathematical meta model is defined instead. The proposed design flow for heterogeneous systems is based on consequential usage of transient time domain simulation and model based incremental validation. The significance of system simulation in this design flow is obvious. Maintenance and further development of the system models during the development process require a simulation system in which models of the different abstraction classes can be simulated together. Such a simulation system has been realized for this theses, it is adequate for simulating models from three different abstraction classes by combining a commercial VHDL-AMS simulation engine with a FPGA on a PCI card and a RAD tool. The FPGA is used to simulate digital components within real-time requirements; it can even lead to accelerated computation as it is shown in an example concerning image processing. The VHDL-AMS simulation engine is used to execute models of the sensors and models of the analog circuits. The importance of proper model design and of Refactoring of these models is shown with the virtual diving computer example. It is demonstrated how to divide the design task in small straightforward steps. Some steps are creative processes and others are Refactorings. Many of these Refactorings are described in the appendix of this work. These allow for a uncomplicated systematic transformation of existing descriptions in optimized ones.English
Uncontrolled Keywords: Refactoring, heterogeneous systems
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
Refactoring, heterogeneous systemsGerman
Refactoring, heterogene Systeme, KlassifikationssystemEnglish
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: Fachbereich Informatik
Date Deposited: 17 Oct 2008 09:21
Last Modified: 07 Dec 2012 11:50
Official URL: http://elib.tu-darmstadt.de/diss/000468
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-4682
License: Simple publication rights for ULB
Referees: Huss, Prof. Dr.- Sorin A. and Glauert, Prof. Dr.- Wolfram
Advisors: Huss, Prof. Dr.- Sorin A.
Refereed: 29 March 2004
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/468
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