The Codesign of Embedded Systems: A Unified Hardware/Software Representation

عمل فعلی جداسازی مسیرهای توسعه سخت افزار و نرم افزار را در اوایل چرخه طراحی دیکته می کند. این مسیرها تا زمان یکپارچه سازی سیستم، با تعامل بسیار کمی بین آنها مستقل می مانند. به طور خاص، سخت افزار اغلب بدون درک کامل نیازهای محاسباتی نرم افزار مشخص می شود. همچنین، توسعه نرم افزار بر توسعه سخت افزار تأثیر نمی گذارد و تغییرات ایجاد شده در مرحله طراحی سخت افزار را ردیابی نمی کند. بنابراین، توانایی کشف مبادلات سخت‌افزار/نرم‌افزار، مانند حرکت عملکرد از حوزه نرم‌افزار به حوزه سخت‌افزار (و بالعکس) یا اصلاح رابط سخت‌افزار/نرم‌افزار، محدود می‌شود. در نتیجه، مشکلاتی که در طول یکپارچه‌سازی سیستم با آنها مواجه می‌شوند ممکن است نیاز به اصلاح نرم‌افزار و/یا سخت‌افزار داشته باشند، که منجر به افزایش بالقوه قابل‌توجهی هزینه و بیش از حد برنامه می‌شود.
برای رسیدگی به مشکلاتی که در بالا توضیح داده شد، یک رویکرد طراحی مشارکتی، رویکردی که از دید یکپارچه سخت افزار و نرم افزار استفاده می کند، شرح داده شده است. به این رویکرد کدنویسی سخت افزار/نرم افزار می گویند. Codesign of Embedded Systems چندین مفهوم اساسی رمزگذاری سخت افزار/نرم افزار و روشی را توسعه می دهد که از آنها پشتیبانی می کند. یک نمایش یکپارچه، که به عنوان نمودار تجزیه نامیده می شود، ارائه شده است که می تواند برای توصیف سخت افزار یا نرم افزار با استفاده از انتزاعات عملکردی یا انتزاع داده ها استفاده شود. با استفاده از یک نمایش یکپارچه بر اساس انتزاعات عملکردی، یک مدل سخت افزار/نرم افزار انتزاعی در یک محیط شبیه سازی مشترک به نام ADEPT (ابزار نمونه سازی محیط طراحی پیشرفته) پیاده سازی شده است. این مدل امکان ارزیابی اولیه سخت افزار/نرم افزار و اکتشاف معاوضه را فراهم می کند. تکنیک‌هایی توسعه یافته‌اند که از شناسایی تنگناهای نرم‌افزار و ارزیابی جایگزین‌های طراحی با توجه به معیارهای چندگانه پشتیبانی می‌کنند. کاربرد مدل در چندین مثال نشان داده شده است. یک نمایش یکپارچه بر اساس انتزاع داده ها نیز مورد بررسی قرار می گیرد. این کار منجر به تحقیقات در مورد کاربرد تکنیک های شی گرا در طراحی سخت افزار می شود.
کد طراحی سیستم‌های جاسازی شده: یک سخت‌افزار/نرم‌افزار یکپارچهنمایشی رویکردی جدید را برای موضوعی بسیار مهم برای محققان و طراحان CAD توصیف می‌کند.

Current practice dictates the separation of the hardware and software development paths early in the design cycle. These paths remain independent with very little interaction occurring between them until system integration. In particular, hardware is often specified without fully appreciating the computational requirements of the software. Also, software development does not influence hardware development and does not track changes made during the hardware design phase. Thus, the ability to explore hardware/software tradeoffs is restricted, such as the movement of functionality from the software domain to the hardware domain (and vice-versa) or the modification of the hardware/software interface. As a result, problems that are encountered during system integration may require modification of the software and/or hardware, resulting in potentially significant cost increases and schedule overruns.
To address the problems described above, a cooperative design approach, one that utilizes a unified view of hardware and software, is described. This approach is called hardware/software codesign. TheCodesign of Embedded Systems develops several fundamental hardware/software codesign concepts and a methodology that supports them. A unified representation, referred to as a decomposition graph, is presented which can be used to describe hardware or software using either functional abstractions or data abstractions. Using a unified representation based on functional abstractions, an abstract hardware/software model has been implemented in a common simulation environment called ADEPT (Advanced Design Environment Prototyping Tool). This model permits early hardware/software evaluation and tradeoff exploration. Techniques have been developed which support the identification of software bottlenecks and the evaluation of design alternatives with respect to multiple metrics. The application of the model is demonstrated on several examples. A unified representation based on data abstractions is also explored. This work leads to investigations regarding the application of object-oriented techniques to hardware design.
The Codesign of Embedded Systems: A Unified Hardware/SoftwareRepresentation describes a novel approach to a topic of immense importance to CAD researchers and designers alike.