2.3 Frühe Entwurfsphasen
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Scoreboarding und der Tomasulo-Algorithmus sind Datenfluss-getriebene Berechnungsmodelle für das dynamische Scheduling in der Rechnerarchitektur. Sie
werden in den Rechnerarchitektur-Büchern von Hennessy und Patterson [212] beschrieben und sind nicht Teil dieses Buches.
Jedes der Berechnungsmodelle hat Vor- und Nachteile für bestimmte Anwendungsgebiete. Es kann daher schwierig sein, das „beste” Berechnungsmodell für eine
bestimmte Anwendung zu wählen. Eine Möglichkeit zur Vereinfachung der Auswahl
ist es, Berechnungsmodelle zu kombinieren (wie z.B. in Ptolemy [460, 120]). Modelle können auch aus einem Berechnungsmodell in ein anderes überführt werden.
Nicht-von-Neumann-Modelle werden häufig in von-Neumann-Modelle übersetzt.
Die Unterschiede zwischen den einzelnen Modellen verschwimmen, wenn es einfache Möglichkeiten gibt, sie ineinander umzuwandeln.
Entwürfe, die von nicht-von-Neumann-Modellen ausgehen, werden oft modellbasierte Entwürfe genannt [422]. Der grundlegende Gedanke hinter dem modellbasierten Entwurf ist es, ein abstraktes Modell des zu entwerfenden Systems zu
erstellen. Die Eigenschaften des Systems können dann auf dieser Abstraktionsebene
analysiert werden, ohne sich mit konkreter Software befassen zu müssen. Software
wird erst generiert, nachdem das Verhalten des Modells genau analysiert wurde,
diese Software wird dann automatisch erzeugt [477]. Der Begriff „modellbasierter
Entwurf” ist allerdings nicht genau definiert. Er wird meist mit Modellen von Regelungssystemen verbunden, die Komponenten herkömmlicher Regelungssysteme
wie Integratoren, Differentiatoren usw. enthalten. Diese Sichtweise erscheint aber
zu sehr eingeschränkt, da wir z.B. auch mit einem abstrakten Modell eines Geräts
aus dem Bereich der Konsumelektronik beginnen könnten.
Im Folgenden stellen wir verschiedene Berechnungsmodelle vor und verwenden
dabei existierende Sprachen zur Beschreibung ihrer Eigenschaften. Edwards [147]
gibt einen ähnlichen (aber kürzeren) Überblick über dieses Thema. Eine ausführlichere Abhandlung ist in [187] zu finden.
2.3 Frühe Entwurfsphasen
Die anfänglichen Gedanken zu einem System werden meist sehr formlos festgehalten, vielleicht auf einem Blatt Papier. Meist existieren in dieser frühen Phase
des Entwurfs dabei nur Beschreibungen des Systems in einer natürlichen Sprache
wie Englisch oder Japanisch. Diese oft sehr informellen Beschreibungen sollten in
maschinenlesbarer Form erfasst werden, beispielsweise mit einer Textverarbeitung,
und dann durch ein Verwaltungswerkzeug gespeichert werden. Ein gutes Werkzeug
könnte dabei Verbindungen zwischen den Anforderungen modellieren sowie eine
Abhängigkeitsanalyse und eine Versionsverwaltung anbieten. DOORS ® [229] ist
ein Beispiel solcher Werkzeuge.
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Scoreboarding und der Tomasulo-Algorithmus sind Datenfluss-getriebene Berechnungsmodelle für das dynamische Scheduling in der Rechnerarchitektur. Sie
werden in den Rechnerarchitektur-Büchern von Hennessy und Patterson [212] beschrieben und sind nicht Teil dieses Buches.
Jedes der Berechnungsmodelle hat Vor- und Nachteile für bestimmte Anwendungsgebiete. Es kann daher schwierig sein, das „beste” Berechnungsmodell für eine
bestimmte Anwendung zu wählen. Eine Möglichkeit zur Vereinfachung der Auswahl
ist es, Berechnungsmodelle zu kombinieren (wie z.B. in Ptolemy [460, 120]). Modelle können auch aus einem Berechnungsmodell in ein anderes überführt werden.
Nicht-von-Neumann-Modelle werden häufig in von-Neumann-Modelle übersetzt.
Die Unterschiede zwischen den einzelnen Modellen verschwimmen, wenn es einfache Möglichkeiten gibt, sie ineinander umzuwandeln.
Entwürfe, die von nicht-von-Neumann-Modellen ausgehen, werden oft modellbasierte Entwürfe genannt [422]. Der grundlegende Gedanke hinter dem modellbasierten Entwurf ist es, ein abstraktes Modell des zu entwerfenden Systems zu
erstellen. Die Eigenschaften des Systems können dann auf dieser Abstraktionsebene
analysiert werden, ohne sich mit konkreter Software befassen zu müssen. Software
wird erst generiert, nachdem das Verhalten des Modells genau analysiert wurde,
diese Software wird dann automatisch erzeugt [477]. Der Begriff „modellbasierter
Entwurf” ist allerdings nicht genau definiert. Er wird meist mit Modellen von Regelungssystemen verbunden, die Komponenten herkömmlicher Regelungssysteme
wie Integratoren, Differentiatoren usw. enthalten. Diese Sichtweise erscheint aber
zu sehr eingeschränkt, da wir z.B. auch mit einem abstrakten Modell eines Geräts
aus dem Bereich der Konsumelektronik beginnen könnten.
Im Folgenden stellen wir verschiedene Berechnungsmodelle vor und verwenden
dabei existierende Sprachen zur Beschreibung ihrer Eigenschaften. Edwards [147]
gibt einen ähnlichen (aber kürzeren) Überblick über dieses Thema. Eine ausführlichere Abhandlung ist in [187] zu finden.
2.3 Frühe Entwurfsphasen
Die anfänglichen Gedanken zu einem System werden meist sehr formlos festgehalten, vielleicht auf einem Blatt Papier. Meist existieren in dieser frühen Phase
des Entwurfs dabei nur Beschreibungen des Systems in einer natürlichen Sprache
wie Englisch oder Japanisch. Diese oft sehr informellen Beschreibungen sollten in
maschinenlesbarer Form erfasst werden, beispielsweise mit einer Textverarbeitung,
und dann durch ein Verwaltungswerkzeug gespeichert werden. Ein gutes Werkzeug
könnte dabei Verbindungen zwischen den Anforderungen modellieren sowie eine
Abhängigkeitsanalyse und eine Versionsverwaltung anbieten. DOORS ® [229] ist
ein Beispiel solcher Werkzeuge.