Model-driven design for the time-triggered SoC architecture

Abstract

Die Time-Triggered System-on-a-Chip (TTSoC) Architektur ist eine Multi- Processor System-on-a-Chip (MPSoC) Architektur, welche sich für ein breites Spektrum von eingebetteten Applikationen eignet. Die Architektur besteht aus mehreren, heterogenen, Prozessorkomponenten, welche mittels eines Time- Triggered Network-on-a-Chip (TTNoC) verbunden sind. Das TTNoC verbindet die Komponenten untereinander mit deterministischen, sowie zeitlich koordinierten, gekapselten Kommunikationskanälen.<br />Diese Diplomarbeit erlaubt einen modellgetriebenen Entwicklungsprozess durch die De nition eines strukturellen Modells und ein Verhaltensmodell. Das Verhaltensmodell ermöglicht die Spezi kation von Komponenten in einer plattformunabh ängigen Art und Weise, d.h. unabhängig von Implementierungsdetails. Die Komponentenspezi kation beinhaltet das Verhalten im Werte- und Zeitbereich, den Zustand, an der Schnittstelle zum TTNoC. Zudem enthalten die zwei Modelle architekturelle Eigenschaften, wie etwa die zeitgesteurte Kommunikation, Resourcenverwaltung während der Laufzeit oder eine globale diskrete Zeit.<br />Weiters wird die Integration in eineWerkzeugkette berücksichtigt. Das strukturelle Modell, in XML, beinhaltet die Systempartitionierung in Komponenten und deren Verbindung durch Kommunikationskanäle.<br />Der Übergang vom strukturellen Modell zum Verhaltensmodell in SystemC wird durch Entwicklungswerkzeuge vereinfacht. Die Diplomarbeit zeigt einen Weg auf um die TTSoC Architektur in SystemC zu fassen. Dazu wurde, unter anderem, ein neuer SystemC Kommunikationskanal entwickelt, welcher die Kommunikation des TTNoC widerspiegelt. Durch die Simulation des SystemC Modells können wertvolle Einsichten in das Systemverhalten gewonnen werden. Frühe Entwurfsfehler können dadurch entdeckt, die Auswirkungen von injizierten Fehlern beobachtet und Optionen im Entwurf verglichen werden. Dadurch wird die Veri kation und ein Ausgleich zwischen Leistung und Resourcenanforderungen erleichtert.<br />SystemC ermöglicht eine Implementierung in Hardware (teilweise synthetisierbar), wie auch in Software (C++).<br />

The Time-Triggered System-on-a-Chip (TTSoC) is a Multi-Processor System-on- a-Chip (MPSoC) architecture, which is suitable for a wide range of embedded applications.<br />The architecture consists of multiple, heterogeneous, processing components that are interconnected by a Time-Triggered Network-on-a-Chip (TTNoC).<br />The TTNoC provides deterministic, as well as temporally coordinated, encapsulated communication channels between the components.<br />The aim of this thesis is to enable a model-driven development process by de ning structural and behavioural models. The behavioural model allows to specify the components in a platform-independent manner, i.e. independent of the implementation details of the components. The speci cation of a component comprises the behaviour in the value and time domain, including state, at the interface to the TTNoC. In addition, the two models take architectural characteristics into account, such as time-triggered communication, run-time resource management and a global sparse time.<br />Furthermore, the integration in an overall development tool chain is addressed and facilitated. The structural model, in XML, holds the structure of the system.<br />It comprises the partitioning of the system into components and the connecting communication channels.<br />Tool support is provided for the re nement of the structural to the behavioural model. SystemC is used for the behavioural model. The thesis proposes a way to re ect the TTSoC architecture's characteristics in SystemC. Amongst others, a new communication channel has been developed in SystemC to re ect the communication of the TTNoC at transaction-level. The simulation of the SystemC model provides valuable insights into the system behaviour. Early design faults may be discovered, the eects of injected faults observed and design options may be compared. Therewith, veri cation and early trade os between performance and resource requirements are facilitated.<br />SystemC allows to move on to the implementation of the behavioural model. The language is partially synthesiseable to hardware. Further, it is possible to move towards a software implementation because SystemC is based on C++.