Andreas Vörg Automatisierte Qualifizierung und Auslieferung wiederverwendbarer Komponenten Andreas Vörg Automatisierte Qualifizierung und Auslieferung wiederverwendbarer Komponenten Automatisierte Qualifizierung und Auslieferung wiederverwendbarer Komponenten von Andreas Vörg Dissertation, Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Fakultät für Informations- und Kognitionswissenschaften, 2005 Dekan: Prof. Dr. Michael Diehl 1. Berichterstatter: Prof. Dr. Wolfgang Rosenstiel 2. Berichterstatter: Prof. Dr. Dietmar Müller (Technische Universität Chemnitz) Impressum Universitätsverlag Karlsruhe c/o Universitätsbibliothek Straße am Forum 2 D-76131 Karlsruhe www.uvka.de Dieses Werk ist unter folgender Creative Commons-Lizenz lizenziert: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.0/de/ Universitätsverlag Karlsruhe 2005 Print on Demand ISBN 3-937300-84-8 Danksagung Danksagung Diese Arbeit entstand während meiner Tätigkeiten als wissenschaftlicher Mitarbeiter im Forschungsbereich „Systementwurf in der Mikroelektronik“ am FZI Forschungszentrum Informatik an der Universität Karlsruhe. An dieser Stelle möchte ich Allen danken, die sich in dieser Zeit auf vielfältige Weise an der Entstehung dieser Arbeit beteiligt haben. Mein besonderer Dank gilt Herrn Prof. Dr. Wolfgang Rosenstiel für die Betreuung und Unterstützung während meiner Arbeit, für seine wertvollen Hinweise und die Übernahme des Gutachtens. Ebenso danke ich Herrn Prof. Dr. Dietmar Müller für die Erstellung des Gutachtens. Danken möchte ich auch allen meinen Kollegen für die Diskussionen, Hinweise, Vorschläge und Korrekturen. Dies alles hat zum Gelingen dieser Arbeit beigetragen. Ohne die finanzielle Unterstützung des Projekts „Intellectual Property Qualifizierung“ (IPQ - 01M3048) und des europäischen MEDEA+ Projekts „Tools and Methods for Intellectual Property“ (ToolIP - A511) durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) wäre meine Arbeit nicht möglich gewesen. Ich bedanke mich recht herzlich dafür. Ein ganz besonderer Dank gilt meiner Frau für ihr Verständnis und ihre besondere Unterstützung in diesem Lebensabschnitt. Schließlich danke ich meinen Eltern, die mich stets bestärkt und unterstützt und mir so meinen Weg ermöglicht haben. Hannover im Juni 2005 Andreas Vörg i Danksagung ii Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Danksagung................................................................................................ i Inhaltsverzeichnis.......................................................................................iii Kurzfassung ..............................................................................................vii 1 Einleitung ................................................................................................ 1 1.1 Ausgangssituation ............................................................................ 1 1.2 Ziel der Arbeit ................................................................................... 4 1.3 Aufbau der Arbeit.............................................................................. 5 2 Grundlagen ............................................................................................. 7 2.1 Konventionen.................................................................................... 7 2.2 Entwurf elektronischer Schaltungen ................................................. 8 2.2.1 Integrationsdichte ................................................................... 8 2.2.2 System-auf-einem-Chip.......................................................... 8 2.3 Entwurfsmethoden............................................................................ 9 2.3.1 IP-basierter Entwurf................................................................ 9 2.3.2 Plattformbasierter Entwurf .................................................... 11 2.4 Abstraktionsebenen........................................................................ 12 2.4.1 Systemebene........................................................................ 13 2.4.2 Algorithmische Ebene........................................................... 14 2.4.3 Register-Transfer-Ebene ...................................................... 14 2.4.4 Logikebene ........................................................................... 14 2.4.5 Physikalische Ebene............................................................. 14 2.5 Qualität ........................................................................................... 15 2.5.1 Qualitätskriterien................................................................... 16 2.5.2 IP-Qualitätsmessung ............................................................ 17 2.5.3 IP-Qualitätsbewertung .......................................................... 18 3 Stand der Technik ................................................................................. 23 3.1 Qualitätskriterien und -bewertung für IP-Module ............................ 23 3.2 Standardisierung der Qualitätskriterien........................................... 24 3.3 Automatisierung der Qualitätsmessungen...................................... 26 3.4 Qualifizierungswerkzeuge............................................................... 26 3.5 Wiederverwendungsdatenbanken .................................................. 27 3.6 Anpassung von IP-Modulen............................................................ 27 3.7 IP-Auslieferung ............................................................................... 28 3.8 IP-Formate...................................................................................... 29 3.8.1 OpenAccess-Format............................................................. 29 3.8.2 Platform Express Format ...................................................... 29 3.8.3 SPIRIT-Format ..................................................................... 30 3.8.4 Advanced Library Format ..................................................... 30 iii Inhaltsverzeichnis 3.9 Zusammenfassung der offenen Probleme...................................... 31 4 IP-Qualifizierung.................................................................................... 33 4.1 Automatisierbare Kriterienprüfungen .............................................. 33 4.2 Entwurfsablauf und Wiederverwendungsprozess........................... 34 4.2.1 Entwurfsbegleitende Qualifizierungsphase........................... 37 4.2.2 Abschließende Qualifizierungsphase.................................... 38 4.2.3 IP-Zertifizierungsphase......................................................... 40 4.3 Qualitätsmessmethoden ................................................................. 41 4.3.1 Quellcodequalität.................................................................. 42 4.3.2 Validierung............................................................................ 43 4.3.3 Entwurfsqualität .................................................................... 44 4.3.4 Integritätsprüfung.................................................................. 44 4.3.5 Konsistenzprüfung................................................................ 45 5 IP-Austausch und -Auslieferung............................................................ 47 5.1 IP-Austausch – ein Überblick.......................................................... 47 5.2 IP-Format Anforderungen ............................................................... 49 5.2.1 IP-Struktur ............................................................................ 49 5.2.2 Unabhängigkeit der IP-Struktur ............................................ 50 5.2.3 Semantik der IP-Struktur ...................................................... 50 5.2.4 Vermeidung einer Werkzeug-API ......................................... 51 5.2.5 Dokumentation des Entwurfablaufs ...................................... 51 5.2.6 Nachvollziehbarkeit der Qualifizierungsergebnisse .............. 51 5.2.7 Qualitätsmessungen und -dokumentation ............................ 51 5.2.8 Vollständigkeits- und Integritätsmessungen ......................... 52 5.2.9 Modellierung von Abhängigkeiten......................................... 52 5.2.10 Dauer des IP-Imports.......................................................... 52 5.2.11 Zusammenfassung der Anforderungen .............................. 53 5.3 IPQ-Format..................................................................................... 53 5.4 IPQ-Integrationsdatenformat .......................................................... 54 5.4.1 Bibliotheken .......................................................................... 55 5.4.2 Zellen.................................................................................... 56 5.4.3 Physikalische Einheiten ........................................................ 56 5.4.4 Logische Einheiten ............................................................... 56 5.4.5 Logische Rollen .................................................................... 56 5.4.6 Logische Teile ...................................................................... 57 5.4.7 Erweiterbarkeit...................................................................... 57 5.4.8 Formatpflege ........................................................................ 57 5.5 IP-Qualifizierungsphasen................................................................ 58 5.5.1 IP-Export............................................................................... 58 5.5.2 Virtueller IP-Export................................................................ 61