Unterstützung von Softwareentwicklern bei der Auswahl der richtigen Hardware
Electronic System Level Design (ESL) ist eine Entwicklung von innovativen Halbleitern sowie eine Überprüfungsmethodik, die über großes Potenzial verfügt, Softwareentwickler durch die Darstellung einer Aufgabe auf einer höheren Ebene beim Entwurf von Hardware-Modulen unterstützen zu können. Jedoch fehlt es weitestgehend an Sprachwerkzeugen, die zur Kommunikation zwischen den verschiedenen Abstraktionsstufen benötigt werden, wodurch sich die Produkteinführungszeit verlängert. Wissenschaftler versuchten, Verarbeitungsparadigmen für Stream- und Datenparallelität zu nutzen, die eine Anwendung ermöglichen, die aus mehreren einzelnen Recheneinheiten (Kernels) besteht, ohne dass eine ausdrückliche Steuerung der Kommunikation zwischen diesen Einheiten vonnöten ist. Die EU-Finanzierung des Projekts "Automatic hardware generation using the stream programming paradigm" (ESL_STR) ermöglichte den Wissenschaftlern, ihr Ziel zu erreichen. Gegenstand der Fallstudie war ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA), ein Halbleiterbauelement, das zur Erzielung der gewünschten Funktionalität durch den Anwender nach der Produktion, durch Änderung der Verbindungen auf dem Chip selbst, programmiert werden kann. Die Forscher haben ein Computer-gestütztes Entwurfs-Tool programmiert, mit dem der Co-Prozessor für ein FPGA entworfen werden kann. Das Tool benutzt die "Open Computing Language (OpenCL)", eine standardisierte Entwicklungsumgebung zur Programmierung von heterogenen Rechnerarchitekturen (mit mehr als einem Prozessor) bestehend aus dem Hauptprozessor (CPU) und dem Grafikprozessor (GPU). Die im Projekt ESL-STR verwendete Version, welche die Bezeichnung "Silizium-OpenCL (SOpenCL)" trägt, bildet die Parallelität (Multiprozessoren) einer Anwendung auf einem rekonfigurierbaren FPGA ab. Ein High-level Compiler (HLC) partitioniert den OpenCL-Kernel über die CPU, den Grafikprozessor und das FPGA. Ein Low-Level Compiler (LLC) verarbeitet den Kernel, der auf der FPGA-Plattform zu laufen soll und generiert ein äquivalentes Hardware-Design, welches die Leistungsanforderungen erfüllt. Das Tool des Projekts ESL-STR eröffnet die Möglichkeit, Portabilität über verschiedene – sowohl feststehende, als auch rekonfigurierbare – Multiprozessor-Plattformen zu codieren. Solch eine Leistungsfähigkeit macht neue Technologien, wie FPGA, zu bedeutenden Akteuren im Bereich der Hochleistungsrechner.
