Application-driven Development of Flexible Packet-oriented Communication Interfaces

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Application- driven Development of Flexible Packet -oriented Communication Interfaces Today's heterogeneous SoC platforms deploy concurrent processing cores in increasing numbers. But their diverse 10 interfaces remain dedicated non-programmable hardware modules, which are integrated separately and relatively late during the design process. Aimed at fully prograrnmable and homogeneous platforms in network and multimedia domains, this dissertation explores the feasibility of programmable approaches for packet-oriented 10 interfaces in three steps: I) Modeling and analysis of 10 interfaces with respect to a common structure and elementary functions, 11) Design of a Y-chart based methodology and a set o f domain-specific tools for the application-driven development (SystemClick: performance modeling) and later deployment (CRACC, embedded code generation) of flexible 10 interfaces, and 1 11) the quant itative exploration of the programmable interface design space based on a strictly modular platform (NOVA). Case studies of pcr Express, Hypertransport, RapidIO, Ethernet, and Wireless LAN demonstrate feasibility and current limitations of a common protocol-agnostic and truly programmable implementation. Heutige SoCs sind heterogene Plattformen, die mehr und mehr programmierbare Prozessorelemente enthalten. Jedoch werden ihre vie lfältigen ro Funktionen weiterhin in protokoll -spezifischen Hardwaremodulen realisiert, welche nicht programmierbar sind und welche während des Systementwurfs e rst relativ spät Berücksichtigung finden. Um flexiblere und homogener e Plattformen für den Einsatz im Netzwerkund Multimediabereich zu ermöglichen, untersucht diese Arbeit die Realisierbarkeit von programmierbaren 10 Schnittstellen für Paket orientierte Kommunikationsprotokolle in drei Schritten: 1 ) Analyse von Schnittstellen h i nsichtlich einer gemeinsamen Struktur und gemeinsamer Grundfunktionen, 2) Entwick l ung einer domain-spezi fischen Methodik und entsprechender Werkzeuge für den systematischen Entwurf (SystemClick: PerformanzmodelIierung) und den späteren effizienten Einsatz (Cracc: Codegenerierung), und 3) Quantitative Exploration des Entwurfsraums für 10 Schnittstellen unter Nutzung der Komponenten einer durchgängig modularen Hard- und Software Plattform (NOVA). Anhand von PC1 Express, Hypertransport, RapidIO, Ethernet und Wireless LAN werden Machbarkeit und gegenwärtige Grenzen einer protokollunabhängigen programmierbaren Lösung aufgezeigt.