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Objektorientierte Methoden für den Entwurf von Hardware

Die Bewältigung der stetig wachsenden Komplexität eingebetteter Systeme gehört zu den größten Herausforderungen im Bereich der heutigen elektronischen Entwurfsautomatisierung. Forschungsgegenstand des ODETTE-Projekts war eines der wesentlichen Probleme beim bestehenden Entwurfsprozess: der Übergang von der anfänglichen Spezifikationsphase zur ersten Implementierung.

Digitale Wirtschaft

Die Verbreitung eingebetteter Systeme, die Hardware- und Softwarekomponenten beinhalten, hat in den letzten Jahren zugenommen. Diese Tendenz kann auch aktuell noch beobachtet werden. Solche Systeme haben heutzutage einen Einfluss auf viele Bereiche des alltäglichen Lebens, vom Arbeitsplatz bis hinein in die Freizeitgestaltung. Gleichzeitig werden die Anforderungen an diese Systeme immer größer, wie auch ihre Komplexität. Die aktuelle Technologie, die auf integrierten Schaltkreisen mit mehreren Hundert Millionen Transistoren auf einem einzelnen Chip basiert, kann die meisten dieser Anforderungen erfüllen. Die momentan beim Entwurf von Hardware angewandten Methoden können mit dem schnellen Fortschritt der Technologie jedoch nicht Schritt halten. In Anbetracht dieser Tatsache wurde während des Fünften Rahmenprogramms das ODETTE-Projekt gefördert, um eine objektorientierte Methode zum Entwurf von Hardware zu entwickeln. Dieser neue Ansatz ermöglicht es, beim Entwurf von Hardware von der Herangehensweise der objektorientierten Methoden zu profitieren und ähnlich erfolgreich zu sein, wie bei der Anwendung dieser Methoden in der Softwareentwicklung. Das Subset der Programmiersprache und die Modellierungstechniken von SystemC™, die während des ODETTE-Projekts definiert wurden, ermöglichten die Verwendung von objektorientierten Methoden und anderen nützlichen Werkzeugen bei der direkten Synthese von Hardwareentwürfen aus objektorientierten Spezifikationen. Die Möglichkeit der Beschreibung von Hardware durch objektorientierte C++-Konstrukte macht den Schritt von einer auf C++ basierenden Systemspezifikation zu einem ersten Modell der Hardware zur Simulation zu einer viel einfacheren Aufgabe. Zudem ermöglicht dies die einfache Transformation der Systembauteile von Hardware- in Softwarekomponenten und umgekehrt. Nach der Systemmodellierung und dem erfolgreichen Abschluss der Erprobung des Modells muss der Entwickler entscheiden, welche Teile in Hardware, und welche Teile in Software implementiert werden sollen. Aufgrund der inhärenten Komplexität dieser Aufgabe ist es allgemein üblich, diese Aufteilung manuell vorzunehmen. Nach der Aufteilung ist es von äußerster Wichtigkeit, die Architektur des Hardware-Software-Systems zu untersuchen, was umfangreiche Auswirkungen auf die Kosten des Entwurfs und auf die Zeit bis zur Markteinführung hat. Mithilfe der vom ODETTE-Projekt vorgeschlagenen Methode zum Entwurf können durch die Modellierung des gesamten Hard- und Softwaresystems mit einer einzigen Beschreibungssprache einige der größten Nachteile des Entwurfsprozesses umgangen werden. Der Entwurf wird nach und nach in kleinen Schritten verbessert, um es dem Entwickler zu ermöglichen, Änderungen am Entwurf problemlos einzuarbeiten und das Modell zu verifizieren. Die Dokumentation und zusätzliche für die Anwendung dieser Entwurfsmethode nötigen Programmbibliotheken sind frei auf der Webseite des Projekts erhältlich: http://odette.offis.de/

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