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Titelaufnahme

Titel
Architektur und Entwurf dynamisch rekonfigurierbarer FPGA-Systeme / Boris Kettelhoit
AutorKettelhoit, Boris In der Gemeinsamen Normdatei der DNB nachschlagen
Erschienen2009
HochschulschriftPaderborn, Univ., Diss., 2008
SpracheDeutsch
DokumenttypDissertation
URNurn:nbn:de:hbz:466-20090402033 Persistent Identifier (URN)
Dateien
Architektur und Entwurf dynamisch rekonfigurierbarer FPGA-Systeme [2.96 mb]
abstract [17.8 kb]
zusammenfassung [17.66 kb]
Links
Nachweis
Klassifikation

Deutsch

Feld-programmierbare Gatter Arrays (FPGAs) sind für die Realisierung digitaler Schaltungen in elektronischen Systemen weit verbreitet. Sie sind dadurch gekennzeichnet, dass noch nach der Integration in ein elektronisches System eine Vielzahl von digitalen Schaltungen auf sie abgebildet werden kann. Einige FPGAs sind dynamisch und partiell rekonfigurierbar, sodass die Funktion einzelner FPGA-Bereiche zur Laufzeit verändert werden kann. Für den Entwurf digitaler Schaltungen entstehen somit völlig neue Möglichkeiten. Systemkomponenten müssen nun nicht mehr zwingend statische Elemente eines Systems sein, sondern können bei Bedarf als dynamische Systemkomponenten in das System geladen werden. Mikroelektronische Systeme können dadurch flexibel auf geänderte Anforderungen reagieren und können zudem Ressourcen sparen, da immer nur aktuell benötigte Systemkomponenten geladen werden müssen. In dieser Arbeit wird untersucht, mit welchen Verfahren dynamische Systemkomponenten zur Laufzeit den verfügbaren Ressourcen zugewiesen werden können und welche on-chip-Kommunikationsinfrastrukturen hierfür benötigt werden. Alle betrachteten Verfahren wurden mithilfe einer Prototyping-Plattform realisiert und hinsichtlich ihrer Ressourceneffizienz untersucht. Insbesondere wird ein Vergleich zu herkömmlichen statischen FPGA-Systemen gezogen.

English

Field-programmable Gate Arrays (FPGAs) are widely used for the realization of many different digital circuits in electronic systems. One of the main advantages of FPGAs is that their function can be defined after the production of the chip (in-field programmability). Some FPGAs can be reconfigured partially and dynamically (i.e. during run-time). This feature opens completely new ways for the design of digital systems. A system component must no longer be a static element represented by a part of the systems circuitry. With dynamic reconfiguration, system components can be loaded into the system whenever needed. Furthermore, hardware resources can be saved when several system components share the same resources over time instead of occupying a dedicated set of resources each. This thesis explores different approaches of loading dynamic system components into FPGA-systems at run-time. It shows how a mapping of system components to available reconfigurable resources can be managed at run-time and deduces the requirements to the on-chip communication infrastructure. All presented approaches were realized on a prototyping platform. The resource efficiency of different system architectures is analyzed based on these implementations. Furthermore, the costs and benefits of partially and dynamically reconfigurable systems are shown and compared with state-of-the-art static FPGA-systems.