[논문 리뷰] High Level Hardware/Software Embedded System Design with Redsharc

Sam Skalicky, Andrew G. Schmidt외 1명|arXiv (Cornell University)|2014. 08. 20.

Embedded Systems Design Techniques참고 문헌 21인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 고수준 프레임워크인 Redsharc를 제시하며, 다중 프로세서 시스템온칩(MPSoC)에서 통합된 하드웨어/소프트웨어 공동 설계를 가능하게 한다. 이는 융합된 API, 빌드 인fra구조, 런타임 환경을 통해 소프트웨어 및 하드웨어 커널 간 원활한 통합을 가능하게 한다. 기존 연구를 확장하여 다양한 기기에서 더 넓은 응용 분야를 지원하며, 시스템 개발 오버헤드를 감소시키고 개발자가 커널 로직에 집중할 수 있도록 하며, 컴파일, 합성, 실행 오케스트레이션을 자동화한다.

ABSTRACT

As tools for designing multiple processor systems-on-chips (MPSoCs) continue to evolve to meet the demands of developers, there exist systematic gaps that must be bridged to provide a more cohesive hardware/software development environment. We present Redsharc to address these problems and enable: system generation, software/hardware compilation and synthesis, run-time control and execution of MPSoCs. The efforts presented in this paper extend our previous work to provide a rich API, build infrastructure, and runtime enabling developers to design a system of simultaneously executing kernels in software or hardware, that communicate seamlessly. In this work we take Redsharc further to support a broader class of applications across a larger number of devices requiring a more unified system development environment and build infrastructure. To accomplish this we leverage existing tools and extend Redsharc with build and control infrastructure to relieve the burden of system development allowing software programmers to focus their efforts on application and kernel development.

연구 동기 및 목표

• 기존 MPSoC 개발 도구의 체계적 격차를 해소하여 하드웨어/소프트웨어 통합을 원활히 할 수 있도록 하는 것.
• 임베디드 시스템에서 혼합된 하드웨어/소프트웨어 커널의 설계, 컴파일, 실행을 위한 통합된 환경의 부재를 해결하는 것.
• 이질적 기기들을 위한 통합된 시스템 개발 환경을 제공하고, 자동화된 빌드 및 제어 인fra구조를 구현하는 것.
• 소프트웨어 개발자가 저수준 시스템 설정 및 통합에 신경 쓰지 않고도 응용 논리에 집중할 수 있도록 하는 것.

제안 방법

• 기존 EDA 및 FPGA 도구를 활용하여 Redsharc의 빌드 인프라구조를 강화하여 시스템 생성을 위한 유연한 기반을 마련하는 것.
• 저수준 하드웨어 세부 정보를 추상화하고 커널 및 시스템 구성 요소의 고수준 기술을 가능하게 하는 풍부한 API를 구현하는 것.
• 고수준 기술에서 하드웨어 및 소프트웨어 아티팩트를 자동으로 생성하는 컴파일 및 합성 파이프라인을 통합하는 것.
• 통합된 런타임 환경을 통해 동시에 실행되는 소프트웨어 및 하드웨어 커널의 런타임 제어 및 실행을 지원하는 것.
• Redsharc의 기능을 확장하여 다양한 기기 유형에서 더 넓은 응용 분야를 지원하는 것.
• 기존 도구체인과의 통합을 가능하게 하며, 커스텀 도구 개발에 대한 의존도를 줄이기 위해 모듈형이고 확장 가능한 아키텍처를 사용하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어떻게 고수준 프레임워크가 MPSoC에서 하드웨어 및 소프트웨어 커널의 공동 설계를 단순화할 수 있는가?
• RQ2 시스템 생성, 컴파일, 런타임 실행을 통합하기 위해 필요한 아키텍처 및 인fra구조 구성 요소는 무엇인가?
• RQ3 기존 도구를 어떻게 활용하여 임베디드 시스템의 시스템 수준 통합 부담을 줄일 수 있는가?
• RQ4 통합된 환경이 이질적 임베디드 시스템 개발에서 개발자 생산성을 얼마나 향상시킬 수 있는가?
• RQ5 소프트웨어 및 하드웨어 커널 간 원활한 통신과 실행을 가능하게 하기 위한 주요 과제는 무엇인가?

주요 결과

• Redsharc는 단일 통합 개발 환경 내에서 혼합된 하드웨어/소프트웨어 커널의 설계 및 실행을 성공적으로 가능하게 하였다.
• 프레임워크는 빌드, 컴파일, 합성 프로세스를 자동화하여 시스템 개발 오버헤드를 감소시켰다.
• 런타임 지원을 통해 동시에 실행되는 소프트웨어 및 하드웨어 커널의 원활한 실행과 조율가능성을 확보하였다.
• Redsharc의 확장은 다양한 기기에서 더 넓은 응용 분야를 지원하여 적용 가능성을 높였다.
• 기존 도구를 Redsharc 스택에 통합함으로써 커스텀 도구 개발이 최소화되었고, 배포가 가속화되었다.
• 이러한 접근은 소프트웨어 개발자가 저수준 시스템 설정 및 통합에 신경 쓰지 않고도 알고리즘 논리에 집중할 수 있도록 하였다.