DFG SPPRR 1148 Zwischenkolloquium. PolyDyn. Modellierung rekonfigurierbarer Systeme. Andreas Schallenberg Abteilung EHS, Uni Oldenburg

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1 PolyDyn Modellierung rekonfigurierbarer Systeme Andreas Schallenberg Abteilung EHS, Uni Oldenburg DFG Zwischenkolloquium SPPRR und Darmstadt A. Schallenberg 1

2 Gliederung Die Basis: Polymorphie und OSSS OSSS+R Plan für Synthese Kooperation A. Schallenberg 2

3 Entwurfsablauf OSSS+R: - Beinhaltet Rekonfigurationssemantik - Simulierbar - Synthetisierbar - Schritt vom ersten Modell so klein wie möglich OSSS+R Modell Werkzeug RT- Modell mit Rekonf. Werkzeug (z.b. ISE) FPGA Bitstrom A. Schallenberg 3

4 Ziele der Methode Kurze Entwurfszeiten Ziele des Projektes Verlagern der Zielplattformentscheidung auf eine späte Phase im Entwurfsprozess Vermeiden von Entwurfsfehlern A. Schallenberg 4

5 OSSS Die Basis: Oldenburg System Synthesis Subset Objektorientierte Hardwarebeschreibungssprache Basiert auf einer Untermenge von SystemC Alle Sprachkonstrukte sind simulierbar und synthetisierbar Simulation: Nutzen einer Bibliothek (wie SystemC) Synthese: Es gibt ein prototypisches Werkzeug Bietet bereits polymorphe Objekte, verteilt genutzte Objekte und einfache Scheduler A. Schallenberg 5

6 Beispiel: Klassendiagramm AudioCodec decodeaudio() MP3 AAC decodemp3() decodeaac() A. Schallenberg 6

7 Polymorphe Pointer in C++ C++: AudioCodec * ptra = NULL, * ptrb = NULL; ptrb = new MP3(); ptra = new AAC(); Typ: AudioCodec ptra ptrb zeigt auf zeigt auf NULL AAC MP3 A. Schallenberg 7

8 Polymorphe Objekte in OSSS OSSS: osss_polymorphic<audiocodec> poa, pob; pob = MP3(); Typ: AudioCodec poa Audio Codec pob MP3 A. Schallenberg 8

9 Polymorphe Objekte Implementationsziel ist nicht-rekonfigurierbare HW Als normale Datentypen verwendbar Methodenaufrufe, z.b.: poa >decodeaudio(); Die Objekte bringen zur Laufzeit eine Klassen-Marke mit Die verfügbaren Methoden ändern sich niemals Die Implementierungen der Methode decodeaudio() aller Klassen, die poa annehmen kann, werden vorgehalten Aber: Dies geht bei DPR-FPGAs platzsparender! A. Schallenberg 9

10 Gliederung Die Basis: Polymorphie und OSSS OSSS+R Plan für Synthese Kooperation A. Schallenberg 10

11 OSSS+R OSSS + Rekonfiguration mit neuen Sprachkonstrukten: Abstraktion von konkreter Zielplattform Laufzeitsystem übernimmt Ressourcenverwaltung Modellierung von Rekonfigurationszeiten Flexibles Variieren von Entwurfsparametern Gewünschte Eigenschaften: Kurze Entwurfszeit Fehlerarme Entwürfe A. Schallenberg 11

12 Verwendung der Polymorphie A. Schallenberg 12

13 Rekonfigurierbare Objekte Ein rekonfigurierbares Objekt: Repräsentiert eine Fläche auf dem FPGA Ist polymorph Ändert sich über die Zeit hinsichtlich des Kontextes: Konfiguration (-> Bitstream) und aktueller Zustand der FlipFlops Besitzt einen Arbitrierungsmechanismus (-> Nutzung durch mehrere Prozesse) A. Schallenberg 13

14 Mehrere Prozesse? Thread A: decoder = AACCodec(); decoder.audiodecode(); MP3 AAC Thread B: decoder = MP3(); decoder.audiodecode(); Thread A: decoder.audiodecode(); A. Schallenberg 14

15 Kontexte Ein Kontext... ist eine Zustandsangabe einer FPGA-Fläche ist ein Paar, bestehend aus: Einer Konfiguration (Routing, LUT-Programmierung,...) Eines dynamischen Zustandes (Registerbelegung) AAC rate=128 MP3 rate=128 MP3 rate=64 Konfiguration Zustand A. Schallenberg 15

16 Benannte Kontexte Lösung: Die Kontexte per Bezeichner benennen! AAC MP3 Achtung: Die Kontexte werden gesichert und wieder hergestellt! Es gibt eine virtuelle rekonfigurierbare Fläche A. Schallenberg 16

17 Verbesserungen in OSSS+R Für die Modellierung gab es folgende Verbesserungen: Einfachere Beschreibung nicht-persistenter Attribute Konfigurationssperren Polymorphe benannte Kontexte (Typen der Kontexte dürfen von Typen der rekonfigurierbaren Objekte abgeleitet sein) A. Schallenberg 17

18 Beispiel: Klassendiagramm AudioCodec Interfaceklasse des rekonfigurierbaren Objektes decodeaudio() Neu: MP3 AAC Vorbis decodemp3() decodeaac() setsomething() A. Schallenberg 18

19 Beispiel: Klassendiagramm osss_context_base AudioCodec Checksum decode() calc() MP3 AAC CRC32 Parity A. Schallenberg 19

20 Gliederung Die Basis: Polymorphie und OSSS OSSS+R Plan für Synthese Kooperation A. Schallenberg 20

21 A. Schallenberg 21

22 Verfeinertes Konzept A. Schallenberg 22

23 Kooperation Paderborn-Erlangen-Oldenburg A. Schallenberg 23

24 Veröffentlichungen und Workshops Veröffentlichungen: Designing for dynamic partially reconfigurable FPGAs with SystemC and OSSS, erschienen in Advances in Design and Specification Languages for SoCs, Selected contributions from FDL'04, Kluwer Academic Publishers, OSSS+R: Simulation of Reconfigurable Architectures DATE 2005 University Booth OSSS+R: Modelling and Simulating Self-Reconfigurable Systems, angenommen für FPL 2006, August 2006, Madrid Miniworkshops: Lübeck Juli 2007 PadErOl '06 in Erlangen A. Schallenberg 24

25 Ende Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! A. Schallenberg 25