Читать онлайн «Сопряжённое проектирование встраиваемых систем (Hardware/Software Co-Design). Часть 1. Учебное пособие»

С. В. Быковский, Я. Г. Горбачев, А. О. Ключев, А. В. Пенской, А. Е. Платунов СОПРЯЖЁННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВСТРАИВАЕМЫХ СИСТЕМ (HARDWARE/SOFTWARE CO-DESIGN) Часть 1 Санкт-Петербург 2016 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ УНИВЕРСИТЕТ ИТМО С. В. Быковский, Я. Г. Горбачев, А. О. Ключев, А. В. Пенской, А. Е. Платунов СОПРЯЖЁННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВСТРАИВАЕМЫХ СИСТЕМ (HARDWARE/SOFTWARE CO-DESIGN) Часть 1 Учебное пособие Санкт-Петербург 2016  Быковский С. В. , Горбачев Я. Г. , Ключев А. О. , Пенской А. В. , Платунов А. Е. Сопряжённое проектирование встраиваемых систем (Hardware/Software Co-Design). Часть 1. Учебное пособие. – СПб. : Университет ИТМО, 2016. – 108 с. В учебном пособии представлены обзорные и оригинальные материалы по прогрессивным методологиям высокоуровневого проектирования встраиваемых вычислительных систем. Для подготовки магистров по направлению 09. 04. 01 «Информатика и вычислительная техника» по программе «Проектирование встраиваемых вычислительных систем и систем на кристалле» и магистров по направлению 09. 04. 04 «Программная инженерия» по программе «Программное обеспечение мобильных и встраиваемых систем». Рекомендовано к печати ученым советом мегафакультета КТиУ Университета ИТМО, протокол № 6 от 21. 06. 2016. Университет ИТМО — ведущий вуз России в области информационных и фотонных технологий, один из немногих российских вузов, получивших в 2009 году статус национального исследовательского университета. С 2013 года Университет ИТМО — участник программы повышения конкурентоспособности российских университетов среди ведущих мировых научно-образовательных центров, известной как проект «5 в 100». Цель Университета ИТМО — становление исследовательского университета мирового уровня, предпринимательского по типу, ориентированного на интернационализацию всех направлений деятельности. © Университет ИМТО, 2016 © Быковский С. В. , Горбачев Я. Г. , Ключев А. О. , Пенской А. В. , Платунов А. Е. ОГЛАВЛЕНИЕ Введение ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 4 1 Введение в проектирование встраиваемых систем ... ... ... ... ... ... . . 7 1. 1 Встраиваемые и киберфизические системы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 7 1. 2 Особенности проектирования встраиваемых систем ... ... ... ... . . 11 1. 3 Современные проблемы проектирования ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 17 2 Организация встраиваемых систем ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 27 2. 1 Программное и аппаратное обеспечение... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 27 2. 2 Системы на кристалле ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 33 2. 3 Многоядерные системы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 35 2. 4 Реконфигурируемые системы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 40 2. 4. 1 Пример: архитектура NL3 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 47 2. 5 Проблемно-ориентированные процессоры ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 52 2. 5. 1 Пример: технология NISC и язык GNR ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 53 3 Высокоуровневое проектирование встраиваемых систем ... . . 69 3. 1 Понятие высокоуровневого проектирования ... ... ... ... ... ... ... ... ... 69 3. 1. 1 Архитектурные абстракции ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 77 3. 1. 2 Модели вычислений ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 82 3. 1. 3 Аспектное представление проекта ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 84 3. 2 Платформно-ориентированное проектирование ... ... ... ... ... ... ... 86 3. 3 Модельно-ориентированное проектирование ... ... ... ... ... ... ... ... . . 89 3. 3. 1 Пример: Ptolemy ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 91 Литература ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 103 3 ВВЕДЕНИЕ Учебное пособие является введением в высокоуровневое проектирование специализированных, в частности – встраиваемых, вычислительных систем, и содержит обзорные материалы по направлению, в англоязычной литературе носящему название Hardware/Software Co- Design.