xviii
INHALTSVERZEICHNIS
5 Bewertung und Validierung
261
5.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
5.1.1 Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
5.1.2 Multikriterielle Optimierung . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
5.1.3 Relevante Kriterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
5.2 Performanzbewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266
5.2.1 Frühe Phasen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266
5.2.2 Größtmögliche Ausführungszeiten . . . . . . . . . . . . . . 267
5.2.3 Realzeitkalkül . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
5.3 Qualitätsmetriken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
5.3.1 Näherungsweises Rechnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
5.3.2 Einfache Qualitätskriterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
5.3.3 Kriterien für die Datenanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . 281
5.4 Modelle des Energieverbrauchs und der Leistungsaufnahme . . . . . 283
5.4.1 Allgemeine Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
5.4.2 Energiemodell für Speicher . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
5.4.3 Energiemodell für Maschinenbefehle . . . . . . . . . . . . 286
5.4.4 Energiemodell für Prozessoreinheiten . . . . . . . . . . . . 287
5.4.5 Energiemodell für Prozessor und Speicher . . . . . . . . . . 287
5.4.6 Energiemodell für eine Anwendung . . . . . . . . . . . . . 289
5.4.7 Energiemodell für mehrere Anwendungen und HardwareMultithreading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290
5.4.8 Energiemodell für Android-Mobiltelefone . . . . . . . . . . 292
5.4.9 Größtmöglicher Energieverbrauch . . . . . . . . . . . . . . 294
5.5 Thermische Modelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294
5.5.1 Stationäres Verhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
5.5.2 Transientes Verhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
5.6 Verlässlichkeits- und Risikoanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302
5.6.1 Aspekte der Verlässlichkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302
5.6.2 Informationssicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302
5.6.3 Betriebssicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
5.6.4 Zuverlässigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305
5.6.5 Fehlerbaumanalyse, Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse 311
5.7 Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313
5.8 Rapid Prototyping und Emulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
5.9 Formale Verifikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
5.10 Aufgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318
6 Abbildung von Anwendungen
321
6.1 Problemdefinition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
6.1.1 Präzisierung des Entwurfsproblems . . . . . . . . . . . . . 321
6.1.2 Typen von Scheduling-Problemen . . . . . . . . . . . . . . 324
6.2 Scheduling für Einzelprozessoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330
6.2.1 Scheduling ohne Reihenfolgebeschränkungen . . . . . . . . 330
6.2.2 Scheduling mit Reihenfolgebeschränkungen . . . . . . . . . 336