Sistemi Dedicati Multiprocessore: Sincronizzazione Hardware Tramite Semafori Relatore: Prof. Fabrizio FERRANDI Correlatore: Ing. Marco D. SANTAMBROGIO Tesi di Laurea di: Alessandro MELE Francesca MALCOTTI A.A. 2003/2004

Francesca Malcotti - Alessandro Mele Sommario Obiettivi Introduzione alla tecnologia delle FPGA Metodologia proposta Implementazione della metodologia Conclusioni e sviluppi futuri Luglio 2004 Francesca Malcotti - Alessandro Mele

Francesca Malcotti - Alessandro Mele Obiettivi Sviluppo di una metodologia per la definizione ed implementazione di un IP core che realizzi le funzionalità di un motore di gestione della concorrenza hardware tramite semafori Integrazione dell’IP core all’interno di una architettura multiprocessore processore 1 2 3 n ……. bus risorsa condivisa Luglio 2004 Francesca Malcotti - Alessandro Mele

Francesca Malcotti - Alessandro Mele FPGA - Introduzione FPGA: Field Programmable Gate Arrays Rappresentano una particolare tipologia di dispositivi programmabili Logica programmabile per: Maggiore specializzazione Supporto per implementare funzionalità del sistema Riusabilità di una particolare configurazione per diverse applicazioni Riduzione dei costi e dei tempi di progettazione Riconfigurabilità Luglio 2004 Francesca Malcotti - Alessandro Mele

Metodologia – Come procedere studio della specifica dell’interfaccia Open Core Luglio 2004 Francesca Malcotti - Alessandro Mele

Metodologia – Risorsa Condivisa Risorsa condivisa: Memoria dati semplificazione di un sistema multiprocessore a memoria centralizzata Garantire la mutua esclusione processore 1 2 3 n ……. bus memoria condivisa gestore della concorrenza Luglio 2004 Francesca Malcotti - Alessandro Mele

Metodologia - Interrupt Meccanismo fondamentale per la gestione della concorrenza in una architettura multiprocessore processore richiede risorsa risorsa disponibile? il gestore della concorrenza segnala il lock sulla risorsa tramite interrupt processore attende la disponibilità si no gestore della concorrenza utilizzo e successivo unlock della risorsa Luglio 2004 Francesca Malcotti - Alessandro Mele

Metodologia – Device Driver Elemento fondamentale per la gestione dell’IP core lato software Interfaccia la descrizione hardware (VHDL) del componente con l’applicazione che lo utilizza Applicazione utente Device Driver IP Core (hardware) Luglio 2004 Francesca Malcotti - Alessandro Mele

Implementazione - Tools Sviluppo e supporto ad alto livello per la progettazione di sistemi dedicati Embedded Developement Kit, EDK (versione 6.2i) Supporto per la simulazione comportamentale di un componente data la sua specifica in un linguaggio di descrizione dell’hardware Modelsim XE II (versione 5.7c) Luglio 2004 Francesca Malcotti - Alessandro Mele

Implementazione – Sistema (1) Luglio 2004 Francesca Malcotti - Alessandro Mele

Implementazione – Sistema (2) Microblaze Porta dati Porta istruzioni Opb_gpio Opb_uartlite Bram_block Memoria dati condivisa Modulo DCM regolazione frequenza in ingresso Luglio 2004 Francesca Malcotti - Alessandro Mele

Implementazione – Caso di Studio Obiettivi Apprendere come implementare ed integrare correttamente nel sistema un IP core dedicato Comprendere e verificare alcune funzionalità di base (gestione interrupt, creazione driver) necessarie, secondo la metodologia proposta, per lo sviluppo di un gestore della concorrenza hardware Luglio 2004 Francesca Malcotti - Alessandro Mele

Implementazione - Interrupt Gestione degli interrupt con EDK Caso 1 Un solo IP core che solleva un solo interrupt alla volta Caso 2 Un solo IP core che può sollevare più interrupt Più IP core concorrenti interrupt controller ad ogni IP core è associata una ISR (funzione di int_handler) Luglio 2004 Francesca Malcotti - Alessandro Mele

Implementazione – Device Driver Luglio 2004 Francesca Malcotti - Alessandro Mele

Implementazione – Memoria Luglio 2004 Francesca Malcotti - Alessandro Mele

Conclusioni e Sviluppi Futuri Luglio 2004 Francesca Malcotti - Alessandro Mele

Francesca Malcotti - Alessandro Mele FINE PRESENTAZIONE Luglio 2004 Francesca Malcotti - Alessandro Mele