Erhöhung der nebenläufigkeit in automatisch entworfenen digitalen systemen

Abstract

Nebenläufigkeit (die gleichzeitige Aktivität mehrerer Operationen in einem digitalen System) ist eine Möglichkeit, ohne Anstieg der Technologiekosten hohe Arbeitsgeschwindigkeiten zu erzielen. Die vorliegende Arbeit soil einen Beitrag zur Lösung des Problems der Erhöhung des Nebenlaufigkeitsgrades in komplexeren digitalen Systemen durch automatischen Entwurf leisten. Ausgangspunkt dieser Arbeit ist die bisher unbefriedigende Situation bei der Beschreibung und automatischen Synthese nebenlaufiger Schaltungen im Vergleich zur verbreiteten Ausnutzung von Nebenläufigkeit in den Bereichen der Rechnerarchitektur, Betriebssysteme und Programmiersprachen. Im allgemeinen wird Nebenläufigkeit erst in den letzten Phasen des automatischen Entwurfsprozesses einbezogen, was die Komplexität des Syntheseverfahrens beträchtlich erhöht. Dagegen verfolgt diese Arbeit die Idee, daß ein hoher Nebenläufigkeitsgrad mit geringer Synthesekomplexität erreicht wird, wenn Nebenläufigkeit schon in den frühesten Entwurfsphasen, nämlich der Problemanalyse und der Verhaltensbeschreibung, berücksichtigt wird. Zur Beschreibung des Verhaltens eines Systems wird die Sprache BABEL (Beschreibungssprache für nebenläufige digitale Schaltungen) eingeführt, die eine hierarchische und strukturierte Beschreibung der Nebenläufigkeit unterstützt. Mit dem Ziel, die Zunahme der Komplexität des von der BABEL-Beschreibung ausgehenden automatischen Syntheseprozesses gering zu halten, wurden Verfahren zur Realisierung von Nebenläufigkeit durch mehrere kooperative Steuerwerke und Verfahren zur Erhöhung des Parallelitätsgrades durch Kompaktierung von Zuständen entwickelt. Um den Entwurfsprozeß zu vervollstandigen, wurden die Sprache und das Syntheseverfahren an das automatische Entwurfssystem CADDY (Carlsruhe Digital Design System) angeschlossen. Die am Ende des automatischen Entwurfsvorgangs erzeugte Schaltung nutzt die im beschriebenen System vorliegende Nebenläufigkeit dann voll aus.