Lastverteilung und Kommunikation in konfigurierbaren Multiprozessor-Rapid-Prototyping-Systemen mit heterogenen Rechnerknoten

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Ziel ist das Rapid Prototyping von integrierten Systemen mit mindestens 1 Gops/s Rechenleistung unter Echtzeitbedingungen, wie in der Definition des Schwerpunktprogramms beschrieben. Anwendungen ergeben sich etwa im Bereich der Signalverarbeitung, z. B. die Verarbeitung oder Codierung von multimedialen Signalen. Als Zielarchitekturen der integrierten Systeme werden in diesem Bereich kundenspezifische Schaltungen in Großserienprodukten, zum Teil handentworfenen FPGA-Systeme und digitale VLIW-Signalprozessoren mit spezialisierten Befehlssätzen für Vektoroperationen verringerter Wortlänge verwendet. Das Rapid Prototyping eignet sich dabei zur Bewertung und zur Optimierung der Verfahren, aber auch zur frühzeitigen Einbindung der Verfahren komplexere Umgebungen. Eine zentrale Problematik beim Entwurf derartiger Systeme bildet die beschränkte Speicherbandbreite, die meist einen manuellen Entwurf des Zielsystems erfordert. Bereits im laufenden Projektzeitraum verlagerte sich der Schwerpunkt der Arbeiten daher auf diesen Aspekt. Aus Aufwandsgründen und aufgrund mangelnder Erfolgsaussichten wurde der Einsatz eines größeren konfigurierbaren Parallelrechners dagegen zurückgestellt. Ziel ist nunmehr eine Entwurfsumgebung, die einen erfahrenen Entwerfer bei den notwendigen manuellen und teilweise automatisierten Transformationsschritten zur Speicheroptimierung unterstützt. Dazu gehören Analysewerkzeuge, Schätzwerkzeuge, aber auch eine neuartige Verwaltung von Programmsegmenten, die inkrementelle manuelle teilweise automatisierte Tranformationsschritte für verschiedene Zielarchitekturen unterstützt und dabei stets Konsistenz und Vollständigkeit nachweist. Während im laufenden Projektzeitraum die Analyse- und Schätzwerkzeuge sowie die Verwaltung von Versionen und Alternativen entwickelt wurden, soll sich der letzte Projektzeitraum der Umsetzung des Konzepts zur Analyse der Einflüsse von inkrementellen Transformationen und der Integration des Gesamtsystems widmen. Von der entstehenden Entwurfsumgebung erwartet man erhebliche Produktivitätsfortschritte in einem Anwendungsbereich, der dem Rapid Prototyping unter Berücksichtigung von Echtzeitbedingungen bislang verschlossen blieb.