ISBN 978-3-8439-0287-8

978-3-8439-0287-8, Reihe Informatik

Adisa Musovic
Integrierte Performance- und Leistungsverbrauchsanalyse eingebetteter Systeme mittels SCPowerEQN

187 Seiten, Dissertation Universität der Bundeswehr München (2011), Softcover, B5

Zusammenfassung / Abstract

Der zunehmende Trend zur mobilen, performanten Kommunikation und allgegenwärtigen Verarbeitung, sowie ein erhöhter Leistungsverbrauch durch hochfrequente Schaltvorgänge lassen einer frühzeitigen entwurfsbegleitenden Analyse nicht-funktionaler Eigenschaften, wie z.B. Performance und Energieverbrauch, eine immens hohe Bedeutung zukommen. Diese Analyse erfordert allerdings die Verfügbarkeit von Methoden zur gleichzeitigen Abschätzung von Performance- und Leistungsverbrauchs-Kenngrößen auf einer hohen Abstraktionsebene, wie der Systemebene. Derzeitig verfügbare Entwurfsumgebungen und Werkzeuge für System-Level Design hingegen kommen vorwiegend zur Uberprüfung funktionaler Anforderungen und vorgegebener Performance-Randbedingungen zum Einsatz. Eine Abschätzung des Leistungsverbrauchs wird erst auf den unteren Entwurfsebenen, wie der Register-Transfer-Ebene, durchgeführt.

In dieser Arbeit wird die Methode PowerEQN vorgestellt, welche eine integrierte Modellierung des zeitlichen Verhaltens und des Leistungsverbrauchs während des Entwurfs Eingebetteter Systeme ermöglicht. Diese PowerEQN-Methode basiert auf dem Konzept erweiterter Warteschlangennetze (Extended Queueing Networks, EQNs). Hierbei wird eine spezielle Anwendung passiver Konstrukte zur Nachbildung des Leistungsverbrauchs vorgeschlagen.

Zur Untersuchung unterschiedlicher Realisierungsalternativen mit PowerEQN wird eine allgemeingültige, strukturierte Vorgehensweise für Modellierung und Analyse vorgestellt. Zur Simulation von PowerEQN-Modellen werden alle modellierungskonstrukte von PowerEQN in SystemC in Form einer Klassenbibliothek SCPowerEQN umgesetzt. Damit wird die praktische Relevanz und Anbindungsfähigkeit der vorgeschlagenen Methode an CAD-Werkzeuge maßgeblich gesteigert.

Anwendungsmöglichkeiten und Grenzen von PowerEQN und SCPowerEQN werden für verschiedene Modellierungsbeispiele auf unterschiedlichen Entwurfsebenen veranschaulicht und quantitativ bewertet. Die Abweichung der Ergebnisse um weniger als 10% im Vergleich zu low-level Abschätzungen mit XPower und PSpice, welche einen 150-fach höheren Rechenaufwand erfordern, belegen die Qualität und Eektivität des in dieser Arbeit vorgestellten Ansatzes.