Software-Engineering und Hardware-Design

Transkript

1 Software-Engineering und Hardware-Design Eine systematische Einführung Bearbeitet von Axel Sikora, Rolf Drechsler 1. Auflage Buch. 199 S. Hardcover ISBN Format (B x L): 16 x 22,7 cm Gewicht: 350 g Zu Leseprobe schnell und portofrei erhältlich bei Die Online-Fachbuchhandlung beck-shop.de ist spezialisiert auf Fachbücher, insbesondere Recht, Steuern und Wirtschaft. Im Sortiment finden Sie alle Medien (Bücher, Zeitschriften, CDs, ebooks, etc.) aller Verlage. Ergänzt wird das Programm durch Services wie Neuerscheinungsdienst oder Zusammenstellungen von Büchern zu Sonderpreisen. Der Shop führt mehr als 8 Millionen Produkte.

2 CARL HANSER VERLAG Axel Sikora, Rolf Drechsler Software-Engineering und Hardware-Design Eine systematische Einführung

3 Inhaltsverzeichnis Vorwort Grundlegendes 1.1 Zusammenfassung Einleitung Abgrenzung Definitionen Gliederung Grundlegende Funktionsweise EndlicheZustandsmaschine SequenzielleAlgorithmierung ParalleleAlgorithmierung Implementierung Überblick Mikroprozessor StrukturierbareLogikschaltung Parallelrechner Software und Hardware im Vergleich 2.1 Zusammenfassung Zielkonflikte im Entwurfsraum Erweiterung der Funktionalität ErweiterungvonMikroprozessoren Erweiterung von strukturierbaren Logikschaltungen Leistungsfähigkeit Differenzierung OperationenproZeiteinheit Maximale Komplexität Echtzeitfähigkeit Hardware-Aufwand Verlustleistungsaufnahme Kosten Parameter KostenvonMikroprozessoren Kosten festverdrahteter Logikschaltungen KostenprogrammierbarerLogikbauelemente Vergleich der Komplexitäten Modelle, Ebenen und Darstellungen 3.1 Zusammenfassung... 41

4 8 Inhaltsverzeichnis 3.2 Modell Abstraktion und Hierarchie Grundlegendes HierarchischeDarstellung AbstrakteDarstellung Abgrenzung Organisationsformen Wiederverwendbarkeit Darstellungsarten Klassifikation Ablaufdiagramme Zustandsgraphen Petri-Netze Blockdiagramme Datenflussdiagramme Balkendiagramme Entwurfsablauf im Überblick 4.1 Zusammenfassung Entwurfsprozess Entwurfsphasen Entwurfsrichtungen: Top-Down und Bottom-Up Arbeitsschritte BesonderheitendesEntwurfsprozesses Simulation und funktionale Verifikation Entwurfswerkzeuge Partitionierung Kommunikation und Schnittstellen Schnittstellen Software-Software-Schnittstellen Hardware-Hardware-Schnittstellen Hardware-Software-Schnittstellen Software-Engineering 5.1 Zusammenfassung Besonderheiten des Software-Engineering Grundlagen Software-Lebenszyklus Gestaltung der Benutzerschnittstelle Prototypen Konzepte und Methoden Überblick StrukturierteProgrammierung... 78

5 Inhaltsverzeichnis ObjektorientierteProgrammierung Hierarchie im Software-Entwurf Bereitstellung von Modulen und Funktionen InstanziierungzurLaufzeit Bereitstellung von standardisierten Schnittstellen Trennung von Anwender- und Infrastrukturprogrammen VisuelleProgrammierung Abstraktion im Software-Engineering Nebenläufige Programmierung 6.1 Zusammenfassung Überblick Erstellung nebenläufiger Programme Beschränkungen der prozeduralen Programmierung PollingundInterrupt Event-Handler Coroutinen Prozesse Threads Hardware-basierte Parallelisierung bei sequenzieller Algorithmierung Grundlagen AufteilunginBefehlsphasen Mikroprogrammierung ParallelisierungderBefehlsphasen Pipelining Parallelisierung der Ausführung Superskalarität Explizite Parallelisierung Gliederung KlassifizierungparallelerSysteme VLIW-Prozessoren Parallelrechner SIMD-Architekturen Vektorrechner Feldrechner MIMD-Architekturen Produktbeispiel Transputer Multiprozessorsysteme Produktbeispiel Intel IA Datenflussrechner Produktbeispiel Xputer Produktbeispiel PACT XPP Hardware-Design Zusammenfassung Entwurfsablauf

6 10 Inhaltsverzeichnis Anforderungen an das Hardware-Design Arbeitsschritte Trends Simulation von Hardware Anforderungen Ereignisgesteuerte Simulation Simulationsbeschleunigung Hierarchie im Hardware-Design Abstraktion im Hardware-Design RTL-Beschreibung Verhaltensbeschreibung Generische Funktionen im Hardware-Design Übersetzungswerkzeuge 8.1 Software-Compiler Analysephase Generierungsphase Hardware-Synthese High-Level-Synthese Logiksynthese PhysikalischeSynthese Hardware-Beschreibungssprachen 9.1 Anforderungen an Beschreibungssprachen VHDL HistorischeEntwicklung Struktur einer VHDL-Beschreibung Beschreibungsformen Sprachelemente Design-Beispiel Testumgebung Verilog HistorischeEntwicklung StruktureinerVerilog-Beschreibung Sprachelemente Design-Beispiel Hybride Sprachen Beispiel: SystemC HistorischeEntwicklung StruktureinerSystemC-Beschreibung Sprachelemente Design-Beispiel Hardware-Software-Co-Design

7 Inhaltsverzeichnis Zusammenfassung Einleitung Hardware-Software-Co-Design Partitionierung Entwurf Hardware-Software-Co-Simulation Beispiele Telekommunikation Netzwerke Mess- und Regelungstechnik Exkurs: Adaptive und innovative Architekturen ASIP RekonfigurierbareArchitekturen Kombinationsprodukte Dokumentation Einleitung Ablauf Check-Listen Analyse der Anforderungen Planung Erstellung Alpha-Fassung Beta-Fassung Schlussfassung Pflege und Aktualisierung Qualitätssicherung Verifikation Einleitung Funktionale Verifikation Formale Verifikation Semi-formale Verifikation Simulation mit integrierten Beweismethoden Assertions Qualität und Planung Schlussbemerkung A Aufgaben A.1 Entwurfsablauf A.1.1 Ampelsteuerung A.1.2 Paketsortierer A.1.3 Serielle Schnittstelle A.2 Vergleichender Entwurf

8 12 Inhaltsverzeichnis A.2.1 Fibonacci-Generator A.2.2 Finite-Impulse-Response-Filter A.3 Kombinierter Entwurf A.3.1 Paketsortierer A.3.2 Mess- und Regelungstechnik A.4 Synthesetechniken A.4.1 Sequencing-Graph A.4.2 Entscheidungsdiagramm A.5 Dokumentation B Literaturverzeichnis C Sachwortverzeichnis