Systempartitionierung. Hw-Sw-Co-Design

Transkript

1 Systempartitionierung Hw-Sw-Co-Design

2 Wo sind wir? System Verhalten Modul Architektur Block SW HW Logik Struktur

3 Überblick Modelle für die Systemsynthese Partitionierung Allgemeine Partitionierungsalgorithmen Hw/Sw-Partitionierungsalgorithmen Fallbeispiele

4 Modelle für die Systemsynthese Allokation + Bindung = Partitionierung Problemgraph Knoten: funktionale und Kommunikationsobjekte Kanten: Abhängigkeiten Architekturgraph Knoten: funktionale und Kommunikationsressourcen Kanten: gerichtete Kommunikationsmöglichkeiten Spezifikationsgraph Problemgraph + Architekturgraph + Abbildungsmöglichkeiten

5 Problemgraph DFG Problemgraph Kommunikationsknoten 7 4

6 Architekturgraph Architektur Architekturgraph RISC bus v RISC v bus HWM1 HWM2 v HWM1 v ptp point-to-point link v HWM2

7 Spezifikationsgraph 1 5 v RISC v bus 3 7 v HWM1 2 v ptp 6 v HWM2 4

8 Allokation, Bindung 1 5 v RISC v bus 3 7 v HWM1 2 v ptp 6 v HWM2 4

9 Bsp.: homogener Multiprozessor Allokation gegeben Bindung und Ablaufplan gesucht mit Einhaltung von Deadlines oder minimaler Latenz v PE1 v PE2 v PE3 M M M PE1 PE2 PE3 bus v bus

10 Bsp.: Hw/Sw Partitionierung im einfachsten Fall nur zwei Blöcke: Sw und Hw (Bipartitionierung) Prozessor bus v Prozessor v bus ASIC v ASIC

11 Überblick Modelle für die Systemsynthese Partitionierung Allgemeine Partitionierungsalgorithmen Hw/Sw-Partitionierungsalgorithmen Fallbeispiele

12 Abstraktionsebene Partitionierung strukturelle Partitionierung: RTL-Ebene, Netzlisten Systemparameter sind relativ gut bekannt kein Vergleich von Entwurfsalternativen möglich funktionale Partitionierung: Systemebene Vergleich von Entwurfsalternativen möglich Systemparameter sind nicht bekannt Schätzung, Rapid Prototyping Kostenfunktionen - Beispiel: f(c, L, P) = k 1 h C (C,C) + k 2 h L (L,L) + k 3 h P (P,P) Systemkosten C, Ausführungszeit L, Leistungsaufnahme P

13 Partitionierung Problemdefinition: Einteilung von n Objekten O ={o 1,..., o n } in m Blöcke P={p 1,..., p m }, so dass p 1 p 2... p m = O p i p j = {} i,j: i j und die Kosten c(p) minimal sind. Das allgemeine Partitionierungsproblem ist NP-vollständig.

14 Allgemeine Partitionierungsverfahren heuristische Lösungsverfahren konstruktive Verfahren random mapping hierarchical clustering iterative Verfahren Kernighan-Lin Algorithmus Simulated Annealing Evolutionäre Algorithmen exakte Lösungsverfahren Enumeration der Lösungen Integer Linear Programs (ILP)

15 Überblick Modelle für die Systemsynthese Partitionierung Allgemeine Partitionierungsalgorithmen Hw/Sw-Partitionierungsalgorithmen Fallbeispiel

16 konstruktive Verfahren random mapping jedes Objekt wird zufällig auf einen Block abgebildet hierarchical clustering schrittweises Zusammengruppieren von Objekten Closenessfunktion: gibt an, wie wünschenswert die Gruppierung zweier Objekte ist konstruktive Verfahren werden oft verwendet, um eine Anfangspartition für iterative Verfahren zu erzeugen haben das Problem, dass es sehr schwierig sein kann, eine geeignete Closenessfunktion zu definieren

17 hierarchical clustering (1) v 5 = v 1 v 3 10 v v 5 v v 3 v v 4 4 v 4

18 hierarchical clustering (2) 10 v 5 v 6 = v 2 v 5 v 6 v v 4 v 4

19 hierarchical clustering (3) v v 7 = v 6 v 4 v 7 v 4

20 hierarchical clustering (3) Schritt 3: v 7 = v 6 v 4 Schritt 2: v 6 = v 2 v 5 cut lines (partitions) Schritt 1: v 5 = v 1 v 3 v 1 v 2 v 3 v 4