Application distribution in UML-based system-on-chip design flow

Abstract

As embedded systems are becoming more and more complex, new design methodologies and tools need to be developed. With traditional design languages, the amount of details in such systems easily becomes difficult to manage. Thus, the level of abstraction at the design phase must be increased. To ensure design realibility and short time-to-market, component reuse and the utilization of design automation tools are also important. The level of abstraction can be raised through modelling. For example, in an embedded system an abstract model of a processor could consist of a graphical symbol representing the prosessor, associated with numerial values representing the properties of the processor, such as clock frequency and area. Typically, the models are abstract, i.e. the model does not contain all the information that the object of modelling does. To enable the fast prototyping, the path from the The Unified Modeling Language UML description to the prototype implementation must be fully automated. The thesis presents an automated distribution of applications designed in UML onto a multiprocessor SoC platform. Automatic code generation is applied to obtain the application code from the UML description, and a set of methods and tools, as well as a middleware layer have been developed as a part of the Koski, a system-on-Chips (SoC) design flow, to enable the distributed execution. Four new tools were developed and seamlessly integrated into the Koski design flow. To evaluate the implemented tools and run-time software, they have been utilized as a part of the Koski design flow.

AB3:Sulautettujen järjestelmien monimutkaistuessa on niiden suunnitteluun kehitettävä uusia menetelmiä ja työkaluja. Abstraktiotasoa voidaan nostaa mallinnuksen avulla. Sulautettujen järjestelmien tapauksessa mallinnettavia kohteita voivat olla vaikkapa käyttöjärjestelmä tai prosessori. Prosessorin malli saattaisi koostua esimerkiksi prosessoria esittävästä graafisesta symbolista sekä niihin liitetyistä prosessorin ominaisuuksia kuvaavista numeroarvoista, kuten kellotaajuudesta ja pinta-alasta.Tyypillisesti mallit ovat abstrakteja eli ne eivät sisällä kaikkea sitä tietoa, mitä mallinnuksen kohde.UML-kielellä (Unified Modeling Language) voidaan järjestelmästä rakentaa malli graafista kuvaustapaa käyttäen. UML:n tarjoama mahdollisuus käyttää useita erilaisia diagrammityyppejä ja korkea abstraktiotaso yhdessä auttavat suunnittelijaa hallitsemaan järjestelmän monimutkaisuutta. Tampereen teknillisellä yliopistolla on kehitetty Koski-suunnitteluvuo järjestelmäpiireille. Diplomityössä esitettiin UML-kielellä kuvatun sovelluksen automaattinen hajautus moniprosessorialustalle. Sovelluskoodi saadaan UML-kuvauksesta automaattisen koodingeneroinnin avulla. Työssä kehitettiin Koski-suunnitteluvuohon joukko uusia työkaluja sekä ajonaikaisen hajautuksen mahdollistava väliohjelmisto. Koski-suunnitteluvuohon kehitettiin neljä uutta alityökalua. UML:n parsintatyökalu etsii muiden työkalujen tarvitsemat tiedot UML-kuvauksesta. Tämän jälkeen kaksi eri koodingenerointityökalua loi väliohjelmiston hajautukseen ajoaikana tarvitseman koodin. Lisäksi kehitettiin työkalu reaaliaikaisen käyttöjärjestelmän automaattiseen konfigurointiin ja kääntämiseen kullekin moniprosessorijärjestelmän prosessorille. Yhdessä nämä työkalut mahdollistavat UML-kielellä kuvatun sovelluksen täysin automaattisen hajautuksen moniprosessorialustalle.