УДК004.2

ПРИМЕНЕНИЕ HLD-МЕТОДОЛОГИИ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЕКОНФИГУРИРУЕМЫХ ВСТРАИВАЕМЫХ СИСТЕМ

Ключев А. О., Кустарев П. В., Палташев Т. Т., Платунов А. Е.


Читать статью полностью 

Аннотация

Представлена HLD-методология проектирования встраиваемых систем, созданная и развиваемая специалистами Университета ИТМО и научно-производственной фирмы «ЛМТ». Актуальность темы обусловлена постоянным ростом архитектурной сложности реконфигурируемых встраиваемых вычислительных систем, повышением значимости вопросов системного проектирования. Показано применение HLD-методологии в ряде прикладных проектов. Ее использование повысило качество архитектурного и микроархитектурного проектирования. В основу методологии положены: система архитектурных абстракций; процесс проектирования архитектурной модели вычислительной системы, независимой от аппаратно-программной реализации; аспектная модель процесса проектирования вычислительной системы; модель актуализации вычислительного процесса на основе понятия унифицированного транслятора. Практическое применение предложенной HLD-методологии решает важные задачи проектирования. Обоснованно распределяются компоненты вычислительного процесса по различным фазам жизненного цикла системы (проектирования, исполнения), обеспечивается расширение пространства поиска проектных решений. Осуществляется синтез архитектуры на основе обобщающего взгляда на механизмы конфигурирования и программирования на базе модели актуализации вычислительного процесса. Обеспечивается возможность позднего закрепления конкретного способа реализации архитектурных решений. Применяются вертикальные архитектурные нотации. Гибко изменяются свойства встраиваемой системы посредством конфигурирования в рамках выбранного подмножества проектных аспектов. Это позволяет управлять затратами ресурсов на различных фазах ее жизненного цикла (разработки, производства, использования, поддержки). Предлагаемая HLD-методология проектирования рассматривает реконфигурируемую встраиваемую систему прежде всего через призму организации ее целевого вычислительного процесса на фазах проектирования, конфигурирования, исполнения в едином ключе. Разработчикам предоставлена возможность поиска эффективного распределения элементов вычислительного процесса по различным фазам. Методология включает в себя группы абстракций для работы с компонентами вычислительной системы и вычислительной системой в целом, с процессом проектирования встраиваемой системы и метриками архитектурных решений. В работе приведены основные положения предлагаемой авторами HLD-методологии. Демонстрируется ряд реконфигурируемых встраиваемых систем, разработанных с использованием элементов HLD-методологии.


Ключевые слова: встраиваемая система, реконфигурируемая система, вычислительная архитектура, процесс проектирования, системное проектирование, высокоуровневое проектирование

Список литературы
 
1.     Jozwiak L., Nedjah N. Modern architectures for embedded reconfigurable systems – a survey // Journal of Circuits, Systems, and Computers. 2009. V. 18. N 2. P. 209–254.
2.     Chattopadhyay A. Ingredients of adaptability: a survey of reconfigurable processors // User Modeling and User-Adapted Interaction. 2013. V. 2013. Art. N 683615.
3.     Hartenstein R. The relevance of reconfigurable computing / Eds J.M.P. Cardoso, M. Hübner. Reconfigurable Computing. Springer, 2011. P. 7–34.
4.     Sangiovanni-Vincentelli A. Quo vadis, SLD? Reasoning about trends and challenges of system-level design // Proceedings of the IEEE. 2007. V. 95. N 3. P. 467–506.
5.     Teich J. Hardware/Software codesign: the past, the present, and predicting the future // Proceedings of the IEEE. 2012. V. 100. P. 1411–1430.
6.     Platunov A., Kustarev P. Problems of abstract representation of embedded systems at high-level stages design // Proceedings of the 1st International Workshop - NESTER 2009 In Conjunction with ICINCO.Milan, Italy, 2009, INSTICC PRESS. P. 100–107.
7.     Jozwiak L., Nedjah N., Figueroa M. Modern development methods and tools for embedded reconfigurable systems: a survey // Integration, the VLSI journal. 2010. V. 43. N 1. P. 1–33.
8.     НИУ ИТМО, кафедра ВТ, научно-образовательное направление «Встроенные вычислительные системы» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://embedded.ifmo.ru, свободный. Яз. рус. (дата обращения 03.04.2014).
9.     Научно-производственная фирма «ЛМТ» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://lmt.ifmo.ru, свободный. Яз. рус. (дата обращения 04.04.2014).
10.  Platunov A., Nickolaenkov A., Penskoy A. Architectural representation of embedded systems// Proc. of Mediterranean Conference on Embedded Computing, MECO 2012. Montenegro, 2012. P. 80–83.
11.  Platunov A., Nickolaenkov A. Aspects in the design of software-intensive systems // Proc. of Mediterranean Conference on Embedded Computing, MECO 2012. Montenegro, 2012. P. 84–87.
12.  Платунов А.Е., Постников Н.П. Перспективы формализации методов проектирования встроенных систем // Электронные компоненты. 2005. № 1. С. 24–29.
13.  ISO/IEC/IEEE 42010:2011, Systems and software engineering – Architecture description. 24.11.2011. Geneva, International Organization for Standardization. 37 p.
14.  Lee E.A., Neuendorffer S., Wirthlin M.J. Actor-oriented design of embedded hardware and software systems // Journal of Circuits, Systems, and Computers. 2003. V. 12. N 3. P. 231–260.
15.  Broman D., Lee E.A., Tripakis S., Toerngren M. Viewpoints, formalisms, languages, and tools for cyber-physical systems // Proc. of 6th International Workshop on Multi-Paradigm Modeling, MPM 2012. Innsbruck, Austria, 2012. P. 49–54.
16.  Becker J., Hartenstein R. Configware and morphware going mainstream // Journal of Systems Architecture. 2003. V. 49. P. 127–142.
17.  Гавриков В.О., Платунов А.Е., Никифоров Н.Л. Комплекс технических средств для систем железнодорожной автоматики // Автоматика, телемеханика и связь на железных дорогах. 1998. № 11. С. 5–10.
18.  Голубок A.О., Платунов A.Е., Сапожников И.Д. Система управления сканирующим зондовым микроскопом // Научное приборостроение. 2003. Т. 13. № 3. С. 25–31.
19.  Болгаров И.С., Маковецкая Н.А., Платунов А.Е., Постников Н.П. Проектирование приборных контроллеров // Изв. вузов. Приборостроение. 2012. Т. 55. № 10. С. 73–78.
20.  Румянцев А.С. Организация и инструментальные средства реконфигурируемых вычислительных систем // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2012. № 4 (80). С. 79–84.
21.  Университет ИТМО, факультет КТиУ, кафедра вычислительной техники, научно-образовательное направление «Системы на кристалле»[Электронный ресурс]. Режим доступа: http://soc.ifmo.ru, свободный. Яз. рус. (дата обращения 03.03.2014).
22.  Paltashev T. New graphics API and GPU hardware architecture co-development / In: Graphicon 2005 proceedings [Электронныйресурс]. Режим доступа: http://www.graphicon.ru/2005/proceedings/papers/Paltashev.pdf, свободный. Яз. англ. (дата обращения 03.03.2014).
Информация 2001-2017 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика