Hardware-Software-Co-Design (HSCD-VU)5 ECTS

Lectures:

• • Hardware-Software-Co-Design
    (Vorlesung, 2 SWS, Jürgen Teich et al., Tue, 10:15 - 11:45, H4; single appointment on 26.9.2013, 14:00 - 15:00, 01.255-128)
  • Übungen zu Hardware-Software-Co-Design
    (Übung, 2 SWS, Stefan Wildermann)

Inhalt:

1. Überblick und Vergleich von Architekturen und Komponenten in Hardware/Software-Systemen.
2. Aufbau eines Compilers und Codeoptimierungsverfahren für Hardware und Software
3. Hardware/Software-Partitionierung (Partitionierung komplexer Systeme, Schätzungsverfahren, Performanzanalyse, Codegenerierung)
4. Interfacesynthese (Kommunikationsarten, Synchronisation, Synthese)
5. Verifikation und Cosimulation
6. Tafelübungen

Lernziele und Kompetenzen:

Zahlreiche Realisierungen eingebetteter Systeme (z.B. Mobiltelephone, Faxgeräte, Industriesteuerungen) zeichnen sich durch kooperierende Hardware- und Softwarekomponenten aus. Die Popularität solcher Realisierungsformen lässt sich begründen durch 1) die steigende Vielfalt und Komplexität heterogener Systeme, 2) die Notwendigkeit, Entwurfs- und Testkosten zu senken und 3) Fortschritte in Schlüsseltechnologien (Mikroelektronik, formale Entwurfsmethoden). Zum Beispiel bieten Halbleiterhersteller kostengünstige ASICs an, die einen Mikrocontroller und benutzerspezifische Peripherie und Datenpfade auf einem Chip integrieren.

Die Synthese solcher Systeme wirft jedoch eine Reihe neuartiger Entwurfsprobleme auf, insbesondere 1) die Frage der Auswahl von Hardware- und Softwarekomponenten, 2) die Partitionierung einer Spezifikation in Hard- und Software, 3) die automatische Synthese von Interface- und Kommunikationsstrukturen und 4) die Verifikation und Cosimulation.

Literatur:

Teich, J.; Haubelt, C.: Digitale Hardware/Software-Systeme: Synthese und Optimierung; Springer, Berlin; Auflage: 2. erw. Aufl. (2. März 2007)
Teich, J.: Hardware/Software-Architekturen. Ergänzendes Skriptum zur Vorlesung.
Gajski, D.: Specification and Design of Embedded Systems. Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1994.

Bemerkung:

auch für Computational Engineering

Organisatorisches:

Die Auswahl dieses Moduls schließt die Auswahl des Moduls „Hardware-Software-Co-Design mit erweiterter Übung (HSCD-VEU)“ aus.

Weitere Informationen:

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:
Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:

1. Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2010 | Bachelorprüfung | Technische Wahlmodule | Hardware-Software-Co-Design)
2. Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science)
   (Po-Vers. 2008 | Masterprüfung | Wahlpflichtbereich Informatik | Hardware-Software-Co-Design)
3. Informatik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2009s | Wahlpflichtbereich (5. und 6. Semester) | Wahlpflichtmodule | Vertiefungsmodul Hardware-Software-Co-Design)
4. Informatik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2009w | Wahlpflichtbereich (5. und 6. Semester) | Wahlpflichtmodule | Vertiefungsmodul Hardware-Software-Co-Design)
5. Informatik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2010 | Wahlpflichtbereich | Säule der systemorientierten Vertiefungsrichtungen | Vertiefungsmodul Hardware-Software-Co-Design)
6. Informations- und Kommunikationstechnik (Bachelor of Science): 5. Semester
   (Po-Vers. 2009 | Wahlpflichtmodule, Wahlmodule, Seminar, Praktika, Bachelorarbeit | Wahlpflichtmodule aus Katalog für IuK)
7. Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2010 | Schwerpunkt Eingebettete Systeme | Pflichtmodule | Hardware-Software-Co-Design)
8. Informations- und Kommunikationstechnik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2010 | Schwerpunkt Realisierung von Informations- und Kommunikationssystemen | Pflichtmodule | Hardware-Software-Co-Design)
9. Mechatronik (Bachelor of Science): 5-6. Semester
   (Po-Vers. 2007 | Wahlpflichtmodule (für alle Studierende des Bachelorstudiums, die vor 01. Oktober 2012 Wahlpflichtmodule begonnen haben) | Wahlpflichtmodule | Katalog | Hardware-Software-Co-Design)
10. Mechatronik (Bachelor of Science): 5-6. Semester
    (Po-Vers. 2009 | Wahlpflichtmodule (für alle Studierende des Bachelorstudiums, die vor 01. Oktober 2012 Wahlpflichtmodule begonnen haben) | Wahlpflichtmodule | Katalog | Hardware-Software-Co-Design)
11. Mechatronik (Bachelor of Science): 5-6. Semester
    (Po-Vers. 2009 | Wahlpflichtmodule (für alle Studierende des Bachelorstudiums, die am 01. Oktober 2012 noch keine Wahlpflichtmodule begonnen haben) | 6 Eingebettete Systeme)
12. Mechatronik (Master of Science): 1-3. Semester
    (Po-Vers. 2010 | Wahlpflichtmodule | Katalog | Hardware-Software-Co-Design)
13. Mechatronik (Master of Science): 1-3. Semester
    (Po-Vers. 2010 | Vertiefungsrichtungen | Verteilte eingebettete Systeme | Hardware-Software-Co-Design)
14. Mechatronik (Master of Science): 1-3. Semester
    (Po-Vers. 2012 | Masterprüfung | M1-M2 Vertiefungsrichtungen | 6 Eingebettete Systeme)
15. Medizintechnik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2011 | Modulgruppen M2 - M8 | Fachrichtung "Medizinische Bild- und Datenverarbeitung" | M3 Ingenieurswissenschaftliche Kernfächer II | Hardware-Software-Co-Design)
16. Medizintechnik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2013 | Studienrichtung Medizinische Bild- und Datenverarbeitung | M2 Ingenieurwissenschaftliche Kernmodule (BDV))

Studien-/Prüfungsleistungen:

Hardware-Software-Co-Design

mehrteilige Prüfung, benotet

weitere Erläuterungen:
Klausur (Dauer: 90 min) + erfolgreiche Teilnahme an den Übungen (verpflichtend) + erfolgreiche Bearbeitung aller Übungsaufgaben (verpflichtend). Die Modulnote ergibt sich aus der Klausurnote.

Erstablegung: SS 2013, 1. Wdh.: WS 2013/2014, 2. Wdh.: SS 2014

1. Prüfer:

Jürgen Teich

Termin: 05.08.2013, 10:00 Uhr, Ort: H 8 TechF
Termin: 26.09.2013, 08:00 Uhr, Ort: H 6 TechFTermin: 05.08.2013, 10:00 Uhr, Ort: H 8 TechF
Termin: 01.10.2013, 09:00 Uhr, Ort: H 1 NatFakTermin: 26.09.2013, 08:00 Uhr, Ort: H 6 TechF
Termin: 01.10.2013, 09:00 Uhr, Ort: H 1 NatFak
Termin: 28.03.2014
Termin: 27.03.2014Termin: 01.10.2013, 09:00 Uhr, Ort: H 1 NatFak
Termin: 24.09.2014, 12:00 Uhr, Ort: K 1 TechFTermin: 05.08.2013, 10:00 Uhr, Ort: H 8 TechF
Termin: 01.10.2013, 09:00 Uhr, Ort: H 1 NatFakTermin: 05.08.2013, 10:00 Uhr, Ort: H 8 TechF
Termin: 01.10.2013, 09:00 Uhr, Ort: H 1 NatFakTermin: 01.10.2013, 09:00 Uhr, Ort: H 1 NatFak