Hierarchische Modellierung im HW/SW-Codesign mit synchronen und asynchronen Abstraktionsebenen

• Antragsteller: Dr.-Ing. Jens Brandt
• Fachliche Zuordnung: Rechnerarchitektur, eingebettete und massiv parallele Systeme
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 182805099

• Erstellungsjahr: 2013

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Bisherige HW/SW-Entwurfsmethodiken verwenden meist verschiedene Sprachen, die sich in ihrer Abstraktionsebene und dem zugrundeliegenden Ausführungsmodell unterscheiden. Diese Heterogenität erschwert die Integration modellbasierter und komponentenbasierter Techniken. In diesem Forschungsprojekt wurde daher ein einheitliches Komponentenmodell für den gesamten Entwurfsablauf entwickelt, das synchrone und asynchrone Beschreibungen hierarchisch integriert. Einzelne Systemteile können dann entsprechend ihrer Anforderung in einer synchronen oder asynchronen Sprache beschrieben werden, wobei auf beliebige andere Komponenten zurückgegriffen werden kann. Im Komponentenmodell wird dies durch die sprachunabhängige Repräsentation des Verhaltens mit Hilfe bedingter Aktionen und generischer Schnittstellen erreicht. Zusätzlich zu dem eigentlichen Komponentenmodell sind wesentliche Elemente einer darauf aufbauenden Methodik entwickelt worden, die den Entwurfsprozess auf eine Reihe von Transformationen auf den Komponenten des Systems abbildet. Neben Übersetzungen aus verschiedenen Eingabesprachen (Quartz, CAOS, Lustre, SHIM) in das Komponentenmodell, wurde Transformationen innerhalb des Komponentenmodells entwickelt, die synchroner und asynchroner Systemteile in Modelle niedrigerer Abstraktionsebene mit jeweils anderem Ausführungsmodell überführen. Diese Transformationen wurden formal untersucht, so dass vorherige Verfikationsergebnisse durch diese Transformationen möglichst wenig eingeschränkt werden. Schließlich wurde eine grundlegende Infrastruktur geschaffen, um aus dem neu konzipierten Komponentenmodell, Hard- bzw. Software zu synthetisieren.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Preservation of LTL properties in desynchronized systems. In S. Shukla, L. Carloni, D. Kroening, and J. Brandt, editors, Formal Methods and Models for Codesign (MEMOCODE), pages 53–63, Arlington, Virginia, USA, 2012. ACM
  Y. Bai, J. Brandt, and K. Schneider
  
• Representation of synchronous, asynchronous, and polychronous components by clocked guarded actions. Design Automation for Embedded Systems (DAEM), July 2012
  J. Brandt, M. Gemünde, K. Schneider, S.K. Shukla, and J.-P. Talpin
  
• Embedding polychrony into synchrony. IEEE Transactions on Software Engineering (TSE), 2013
  J. Brandt, M. Gemünde, K. Schneider, S.K. Shukla, and J.-P. Talpin