Software-Modellierung von elektronischen Systemen

Organisation

• Diese Veranstaltung wird in deutscher Sprache unterrichtet.
• Diese Veranstaltung richtet sich an Bachelor-Studierende.
• Vorlesungs- und Übungszeiten folgen in Kürze.

Beschreibung

Die Vorlesung „Software-Modellierung von elektronischen Systemen“ führt in die Prinzipien des Hardwareentwurfs für Systems-on-Chip (SoC) ein und vermittelt den Umgang mit High-Level-Hardwarebeschreibungssprachen wie SystemC oder SystemVerilog auf der Electronic System Level. Dabei durchlaufen die Studierenden den kompletten Entwurfsprozess über verschiedene Abstraktionsebenen (Loosely-Timed, Approximately-Timed) und lernen, aus einer vorgegebenen Systemspezifikation ein hardwarenahes Modell abzuleiten. Neben der Konzeption und Implementierung steht die Analyse von Qualität und Rechenleistung im Vordergrund, um Entwürfe gezielt zu optimieren.

Ergänzend erwerben die Teilnehmenden in praktischen Übungen einen Überblick über EDA-Werkzeuge (Electronic Design Automation) und deren Funktionsweise. Sie setzen diese Tools nicht nur für Simulation und Verifikation ein, sondern erlangen auch die Kompetenz, eigenständig Lösungen für anspruchsvolle Aufgabenstellungen zu entwickeln. Am Ende der Vorlesung sind sie in der Lage, SoC-Entwürfe ganzheitlich zu betrachten, von der Systemspezifikation über die Modellierung bis hin zur Evaluierung und Optimierung.

Inhalte

• System-on-Chip (SoC): Komponenten (z. B. Prozessorkerne, Beschleuniger) und Verbindungen (Busse und Protokolle)
• Electronic System Level (ESL) Design unter Verwendung von High-Level-Systemsprachen (z. B. SystemC und SystemVerilog); Entwurf von Virtual-Prototyping-Systemen
• Transaction-Level-Modellierung
• Modellierung der zeitlichen Abläufe in TL-Modellen (Loosely-Timed und Approximately-Timed)
• Performance-Analyse
• Hardware-Software-Verifikation
• Anwendungsbeispiele / Fallstudien

Prüfungsleistung

Klausur (90 Minuten) oder mündliche Prüfung (30 Minuten) (wird während der Vorlesungszeit bekannt gegeben)

Literatur

• Kesel, F.: _Modellierung von digitalen Systemen mit SystemC_, De Gruyter Verlag, 2012. ISBN 978-3-486-71895-9.

• Kesel, F.; Bartholomä, R.: _Entwurf von digitalen Schaltungen und Systemen mit HDLs und FPGAs_, De Gruyter Verlag, 2013. ISBN 978-3-486-74715-7.

• Widtmann, C.: _High-Level System Modeling with SystemC and TLM: Introduction and Practical Application of an Electronic System_, VDM Verlag, March 29, 2009. ISBN 978-3-639-14034-7.

• Ghenassia, F.: _Transaction-Level Modeling with SystemC: TLM Concepts and Applications for Embedded Systems_, Springer, 2005. ISBN 978-0-387-26233-8.

• Gajski, D. D.; Abdi, S.; Gerstlauer, A.; Schirner, G.: _Embedded System Design: Modeling, Synthesis and Verification_, Springer, 2009. ISBN 978-1-441-90504-8.

• Pasricha, S.; Dutt, N.; Morgen, M.: _On-Chip Communication Architectures_, Kaufmann Publishers, 2010. ISBN 978-008-0-55828-8.

• Martin, G.; Bailey, B.; Piziali, A.: _ESL Design and Verification - A Prescription for Electronic System Level Methodology_, Kaufmann Publishers, 2010. ISBN 978-0-080-48883-7.

• Ashenden, P. J.; Mermet, J.; Seepold, R.: _System-on-Chip Methodologies & Design Languages_, Springer US, 2013. ISBN 978-1-475-73281-8.

• Grötker, T.; Liao, S.; Martin, G.; Swan, S.: _System Design with SystemC_, Springer US, 2002. ISBN 978-0-306-47652-5.

• Navabi, Z.: _System-Level Design and Modeling: ESL Using C/C++, SystemC and TLM-2.0_, Springer, 2016. ISBN 978-1-441-98674-0.

• Black, D. C.; Donovan, J.; Bunton, B.; Keist, A.: _SystemC: From the Ground Up, Second Edition_, Springer, 2011.