3.F1 Teilprojekt F1: Automatisierter Entwurf analoger und kombiniert …web.eah-jena.de/~kampe/projects/SFB-F1-Bericht99-01.pdf · 2001-10-10 · 3.F1-4 Automatisierter Entwurf analoger

Teilprojekt F1 Automatisierter Entwurf analoger und kombiniertanalog-digitaler Baugruppen

3.F1-1

3.F1 Teilprojekt F1:Automatisierter Entwurf analoger und kombiniertanalog-digitaler Baugruppen

3.F1.1 Kenntnisstand bei der letzten Antragstellung

High-Level Synthesemethodik

Zu Beginn des letzten Beantragungszeitraumes lagen eine Vielzahl im Teilprojekt F1 erarbeite-ter praktischer Erfahrungen uber den Entwurf analoger und gemischt analog-digitaler integrier-ter Schaltkreise vor. Zum einen auf diesen Erfahrungen aufbauend, und zum anderen gestutztauf dem internationalen Stand der Forschung [ABK+98] wurde die Schlussfolgerung gezo-gen, dass fur eine Struktursynthese analoger Schaltungen ein auf die zu treffenden Entwurfs-entscheidungen zugeschnittenes Modellierungsparadigma erforderlich ist. Dazu wurde gemaß[Kam98b] eine Gliederung des Entwurfsablaufes in einzelne Entwurfsschritte an Hand einesfunktionsorientierten Abstraktionsschemas vorgeschlagen. Die Gliederung des Entwurfsablau-fes orientiert sich daran, zu welchem Zeitpunkt im Gesamtablauf welche Entwurfsentscheidun-gen unabhangig voneinander getroffen werden konnen. Dabei waren die zu diesem Zeitpunktbekannten Ansatze des Entwurfs digitaler Systeme im Bereich des Systementwurfs ebenso wiedie starken Abhangigkeiten analoger elektrischer Schaltungsprinzipien beim elektrischen Ent-wurf zu berucksichtigen. Beim top down orientierten Entwurf komplexer Systeme erfolgt so dieEntkoppelung der einzelnen Komponenten durch eine Gliederung des Entwurfsablaufes nacheinem allgemeinen Abstraktionsschema.

Es wurde untersucht, in welcher Weise die Entwurfsprimitiva den unterschiedlichen Abstrak-tionsebenen — von der algorithmischen Ebene bis zur elektrischen Ebene — zugeordnet wer-den mussen, um sie in den Entwurfsablauf einbeziehen zu konnen (siehe Bild 1). Der Schwer-punkt lag dabei auf der Modellierung der Entwurfsprimitiva, die zum einen die fur die Struk-turierungsaufgabe auf der Abstraktionsebene relevanten Eigenschaften sichtbar machen muss,und zum anderen die Simulation und Verifikation des Entwurfes auf dieser Abstraktionsebeneermoglichen sollte. Die Beschreibung wurde an Hand einer exemplarischen Entwurfsaufgabe,dem Entwurf einer Modulo-Funktion als nichtlineare Komponente eines im Teilprojekt E1 ein-gesetzten Chaos-Generators, vorgenommen.

Das Abstraktionsschema bildete die Grundlage fur eine Formalisierung des Syntheseablau-fes nach [ABK+98][Kam00a]. Die Formalisierung geht von einer strikten Unterscheidung vonVerhaltens- und Strukturmodellen und einer eindeutigen Zuordnung dieser Beschreibungen zueiner Abstraktionsebene aus. Auf dieser Grundlage konnen formale Relationen zwischen denBeschreibungen des Entwurfs und der Entwurfsprimitiva angegeben werden. An Hand die-ser formalen Relationen werden die Entwurfsprimitiva in den Entwurfsablauf eingegliedert.Daruber hinaus werden durch Relationen zwischen symbolischen Entwurfsdaten Synthese-schritte in einer Form beschrieben, die ein Synthesecontroller in einem automatisierten Ab-lauf abarbeiten kann. Das Wissen uber Realisierungsprinzipien der analogen Schaltung und dasWissen uber spezielle Syntheseschritte werden unabhangig voneinander dargestellt und in einenallgemeinen Syntheseablauf integriert. Auf diese Weise kann die Heterogenitat des Entwurfesanaloger Schaltungen berucksichtigt werden. Daruber hinaus konnen die unterschiedlichstenLosungsansatze in einem Entwurfsprozess integriert werden, und es werden die Methoden derdigitalen High-Level Synthese fur die Synthese analoger Schaltungen anwendbar.

3.F1-2 Automatisierter Entwurf analoger und kombiniertanalog-digitaler Baugruppen

Teilprojekt F1

f(x)

�

Kontinuum j 0:5MHz

Modulo-Eingang: Spannung U

Kontin. var. f�2:5V;2:5Vg j � = 0:3mV)

Spannung U

KontinuumKontinuum var.

Impedanz

Eingang

alternierend(”Selektion“)

Funktionsblock-Ebene / Register-Transfer-Niveau

S: Architektur

V: Datenfluss

0:32k

W = 120�mL = 0:8�m

kont. Differenz

Ausgang

algorithmische EbeneV: Algorithmus

+

�

+

� quasi staticA-B

A-B

2

quasi static�

+

A-B

A-B

quasi static

quasi static

1

AusgangNull

constdef �

�1

YRn

�YRn

+1 �1

+1

�1

2(”Offset“;

”One“)

U/I [Y]

elektrische Synthese

algorithmische Synthese

Systemsynthese

analoge Informationssynthese

Bauelemente-Synthese, absolute Dimensionierung

Funktions-Synthese

elektrische Anpaßpfad-Synthese

Bauelemente-Ebene

Operationsblock-Ebene

Informations-Anpaßpfad-Synthese

Informations-Dimensionierung

G: Clusterplan

V: Informationsfluss

G: Clusterplan

Verhalten

Struktur

S: Informations-Wechselwirkung

G: Zellplan

G: symbolisches Layout

Struktur

Verhalten

S: Signal-Wechselwirkung

Strom I


I=U

elektrische Dimensionierung

V: Differential-Gleichungssystem/Signalfluss/ESB

S: Stromlaufplan

G: Polygon-Layout

elektrische Ebene

V: Signalfluss/Streufluss/Tor-orientiertes Ersatzschaltbild

Bild 1: Abstraktionsebenen des mehrphasigen Syntheseablaufes

Obwohl die Entwurfsmethodik eine Vielzahl bekannter und dem aktuellen Stand der Tech-nik entsprechenden Entwurfsschritte integriert, kann sie fur den Entwurf analoger Schaltun-gen nur dann angewendet werden, wenn es gelingt, eine Reihe spezieller Syntheseschritte zuentwickeln. Die Notwendigkeit dieser speziellen Syntheseschritte ergab sich aus der Entwurfs-methodik selbst:


3.F1-3

Durch die Trennung von Informationsfluss (Informationsdomane) und elektrischem Leistungs-fluss (elektrische Domane) ergab sich die Notwendigkeit fur einen Dimensionierungsschrittin der Informationsdomane. Ohne eine Dimensionierung auf dieser Ebene gelangt man nichtzu einer simulationsfahigen Verhaltensbeschreibung, und das Ergebnis der Syntheseschritte inder Informationsdomane ist nicht verifizierbar. Es musste ein solcher Dimensionierungsschrittentwickelt werden, der ohne den Restriktionen der elektrischen Eigenschaften des Systems aus-gefuhrt werden kann und zugleich der nachfolgenden elektrischen Synthese Entwurfsfreiheitengarantiert.

Die Struktur der Entwurfsbeschreibung in der High-Level Entwurfsphase unterscheidet sichgrundlegend von der elektrischen Struktur. Um von der in der Spezifikation der Entwurfsaufga-be enthaltenen Struktur zur Ziel-Struktur zu gelangen wird bereits in [HF97] ein mehrstufigesSyntheseverfahren verwendet. Kann die Abbildung abstrakter Beschreibungen in die elektrischeDomane mit formalen Funktionsmodellen durch Mustererkennung erfolgen? Entsprechend derAbstraktionsstrategie muss dieser mapping process allgemeiner beschrieben werden, so dass inder Informationsdomane beliebige Signalkennwerte als Informationstrager verwendet werdenkonnen.

Die Formalisierung der Syntheseschritte erfordert auch in der elektrischen Domane eine Struk-turbeschreibung, an Hand derer die im Sinne der Funktion ruckwirkungsfreie Zusammenschalt-barkeit der Entwurfsprimitiva mit formalen Methoden beurteilt werden kann. Welche Synthe-seschritte konnen an Hand dieser neuen Beschreibungsform in der elektrischen Domane aus-gefuhrt werden?

Diese drei Fragen waren im letzten Berichtszeitraum zum Schwerpunkt Synthesemethodik zuuntersuchen.

Softwarerealisierung

Zum Zeitpunkt der letzten Antragstellung waren die Ideen fur die Implementierung noch nichtsehr weit gediehen. Es sollte eine Architektur geschaffen werden, die die notwendige Flexibi-litat hat, um jederzeit neue Erkenntnisse sowohl von der High Level Designmethodik als auchvon softwaretechnischen Aspekten her, einfließen zu lassen.

Ziel war und ist es, schon von der Struktur der Software her, Wart- und Anpassbarkeit zu un-terstutzen. Dazu sollten vor allem Komponententechnologien zum Einsatz kommen, sowohl alsKommunikationsmedium zwischen den einzelnen Bausteinen als auch innerhalb der eher grobgranular zu betrachtenden Teilkomponenten. Die Basis Architektur ist durch den Einsatz vonCORBA [Pop00] nicht auf eine Implementierungsarchitektur fixiert und die einzelnen Bestand-teile konnen auch in unterschiedlichen Programmiersprachen implementiert werden. Diese bei-den Punkte sind maßgeblich im Hinblick auf die Evaluierung verschiedenster Verfahren undTechniken sowie die Einbeziehung von Studenten in die Forschungstatigkeit.

Alle Werkzeuge sollten ein einheitliches”Verstandnis“ der zu nutzenden Daten haben. Diese

Daten sollten im Format unabhangig von der jeweiligen Domane und vom Abstraktionslevelsein. Diese Ideen fuhrten letztlich zu dem Graphformat und der Meta-Level Beschreibung dersemantischen Information von Kapitel 3.F1.2.1.

Die Kommunikation uber CORBA setzt voraus, dass man das komplexe Datenformat geeignetuber das Netzwerk zwischen den Komponenten austauschen kann. Der erste und aus heuti-ger Sicht eher als nachteilig einzuschatzende Ansatz war es, das komplexe Objektgebilde desGraphen zu serialisieren. Das Serialisieren ist eine sehr komfortable Moglichkeit, ein ganzesGeflecht von Objekten in eine

”serielle Form“ zu bringen, die sich zum Speichern auf einer se-


Teilprojekt F1

quentiellen Datei oder zum Transfer uber ein Netzwerk eignet. Komfortabel ist es vor allem ausprogrammiertechnischer Sicht. Man halt das Komponenten-Interface frei von der eigentlichenDatenbeschreibung und ermoglicht so auf einfache Art, dass man mit dem Datenformat expe-rimentieren kann ohne die Interfaces aller beteiligten Komponenten zu zerstoren. Nachteilig istaber, dass z. B. bei der Serialisierung in Java die gesamte Typinformation des gesamten

”Ob-

jekt Geflechts“ mit in den Datenstrom geschrieben und ubertragen wird, was zu einer schlech-teren Performance bei der Kommunikation fuhrt. Ein zweiter Kritikpunkt an dieser Losungist aus heutiger Sicht, dass sich Serialisierungsverfahren nicht ohne weiteres in andere Pro-grammiersprachen portieren lassen. Abhilfe wurden so genannte CORBA

”valuetypes“ bieten,

die es ermoglichen, einen Objektzustand zwischen CORBA-Objekten auszutauschen. In jederverwendeten Programmiersprache muss es zu dem konkreten im Interface der Komponente be-schriebenen

”valuetype“ eine Factory geben, die aus den ubertragenen Werten des Objektes eine

Kopie auf Empfangerseite erzeugt.

Mit den heutigen Verfahren ist ein Ausweg sicherlich die Beschreibung der Daten in XML[Mor00].

3.F1.2 Angewandte Methoden, Ergebnisse und ihre Bedeutung

3.F1.2.1 Methoden zur Losung

High-Level Dimensionierungsverfahren

Das in [KS93] vorgestellte Konzept des mehrphasigen top-down Syntheseablaufs geht von ei-nem getrennten Entwurf des Informations- und des Leistungsflusses aus. Alle zum Entwurfdes Informationsflusses erforderlichen Schritte sind der analogen Informationssynthese und diezum Entwurf des Leistungsflusses erforderlichen Schritte der elektrischen Synthese zugeordnet.

Die analoge Informationssynthese ist der an der Informationsverarbeitung orientierte Teil die-ser mehrstufigen high-level Synthesemethodik. Ihr Ausgangspunkt ist eine algorithmische Be-schreibung des Verhaltens fur das zu entwerfende System. Nach der Ermittlung des analogenDatenflusses erfolgt die strukturorientierte Synthesephase der Informationsdomane an Hand ty-pisierter Informationsquellen und -senken. Die anschließende dimensionierungsorientierte Syn-thesephase beruht auf der Modellierung der informationstragenden Signalkennwerte im Infor-mationsfluss.

Nachdem die Realisierungsprinzipien fur die Operationen und damit die Charakteristika derDaten einschließlich der Signalkennwerte, die als Informationstrager fungieren, bestimmt sind,konnen mit Hilfe quantitativer Modelle die Aussteuerungen der Signale in der Informations-Domane ermittelt werden. An Hand dieses Informationsflusses werden die Kennwerte der infor-mationsverarbeitenden Elemente aus den Informations-Kennwerten der Daten und algorithmi-schen Konstanten bestimmt. Der anschließende Dimensionierungsschritt erfolgt an Hand sym-bolischer Methoden in Kombination mit einem zugeschnittenen Optimierungsverfahren, demIntegralverfahren nach [HHP97].

Verhaltensmodell

Nachdem die Realisierungsprinzipien fur die Operationen und damit die Charakteristika derDaten einschließlich der Signalkennwerte, die als Informationstrager fungieren, bestimmt sind,konnen mit Hilfe quantitativer Modelle die Aussteuerungen der Signale in der Informations-Domane ermittelt werden. Der Informationsfluss gibt das Verhalten des Systems auf der Ope-


3.F1-5

rationsblock-Ebene wieder.

qo

s1

sl

qo = F(si; p

k)

...

p1; : : : ; pn

Bild 2: Allgemeines Modell eines Blocks im Informationsfluss

Im Informationsfluss werden jeder Operation Informationsquellen () und -senken (�) zu-geordnet, welche die quantitativen Eigenschaften der Signalkennwerte reprasentieren (sieheBild 2). Durch diese Modellierungsstrategie erhalten die Verbindungen zwischen den Operatio-nen selbst den Rang von Operationen und konnen mit einem Fehlermodell ausgestattet werden.

Die Informationsquellen und -senken sind durch Aussteuerschranken beschreibbar:

q��^q�_q�

:

Bei einer konkreten Dimensionierung und vorgegebenen Ansteuer-Bedingungen kann fur jedeQuelle ein minimaler und ein maximaler Wert _q� � q� � ^q� bestimmt werden. Die Werte_q� und ^q� berucksichtigen die funktionsgerechte Austeuerung einschließlich systematischerUbertragungsfehler.

Die Veranderung der Bandbreite der Information ist eine Eigenschaft der Operation: Wahrendz. B. die Vervielfachung um eine Konstante die Eingangsbandbreite unverandert lasst, gilt fureine Multiplikation y = x1x2 fur die Ausgangsbandbreite By = Bx1 +Bx2.

Die Fehlerquellen konnen wie folgt systematisiert werden:

� Toleranzen und unkorrelierte Parameterschwankungen,� Ubertragungsfehler und korrelierte Parameterschwankungen und� Rauschen.

Linearer Fall, kleine Fluktuationen. Gegenuber Toleranzen j�sij der eingangsseitigen Infor-mationssenken si und gegenuber unkorrelierten Parameterschwankungen j�pkj der Parameterpk ergibt sich die Fluktuationsschranke fur die Informationsquelle am Ausgang j�qoj:

j�qoj =lP

i=1

j�si � tosij +nP

k=1

j�pk � topkjAusbreitung Generation

mit den Transfer-Koeffizienten:

tos� =@qo

@s�und top� =

@qo

@p�:


Teilprojekt F1

Systematische Ubertragungsfehler in Folge korrelierter Abweichungen der Informationsquel-len gegenuber dem idealen Verhalten �q(s) und in Folge korrelierter Parameterschwankungen�p(s) fuhren dagegen zu einer vorzeichenbehafteten Abweichung am Ausgang. An einer In-formationsquelle qo tritt durch die Aussteuerung einer Informationssenke s� eine Abweichungdes Transferkoeffizienten um �terros� auf, die durch die lineare Naherung

�qo�(s�) � (s� � s�)�terros�

reprasentiert wird. Ein von der Aussteuerung einer Informationssenke s� abhangiger Parameterp�(s�) kann durch eine lineare Naherung beschrieben werden, so dass die Abweichung diesesParameters

�p�(s�) = p�(s�)� p�(s�) = (s� � s�)@p�

@s�

betragt. Fur die Abweichung der Informationsquelle am Ausgang ergibt sich insgesamt:

�qo (s1; : : : ; sl) =

lXi=1

"�si � tosi +

+ (si � si)

�terrosi +

nXk=1

@pk

@si� topk

!#:

Das Verhalten gegenuber Rauschen wird durch die Betrachtung unabhangiger Rauschquellenbeschrieben. Diese Rauschquellen werden entsprechend der Beziehung:

o(f) =

lXi=1

i(f)jTosi(f)j2

am Ausgang wirksam. Es ist die Kenntnis der LTI-Ubertragungsfunktion entsprechend

�o(f) = ��(f) � To�(f)

erforderlich, mit der die Leistungsubertragungsdichte o�(f) = jTo�(f)j2 bestimmt werdenkann. Die Rausch-Leistungsdichte (f) wird vereinfachend durch die mittlere Rausch-Lei-stungsdichte 0 und die zugehorige zweiseitige effektive Bandbreite �BNEQ : : : BNEQ be-schrieben; fur die Varianz der Informationsquelle gilt die Beziehung:

�2o =

1Z�1

o(f) df = 20BNEQ:

Sowohl jede Rauschkomponente als auch jeder Ubertragungskanal ist durch eine effektiveBandbreite charakterisierbar. Idealisierend kann man davon ausgehen, dass die aus den Band-breiten des Informationsflusses resultierenden Forderungen gerade realisiert werden. Informa-tionen liegen (im Unterschied zu ihren Codierungen im elektrischen Signal, die erst bei derelektrischen Synthese berucksichtigt werden) stets im Basisband, so dass die VereinfachungTo�(f) � To�(0) verwendet werden kann. Mit dieser Annahme folgt analog zum Gauß’scheFehlerfortpflanzungsgesetz fur die Varianz einer Informationsquelle:

�2o =

�@qo

@s1�s1

�2

+ : : :+

�@qo

@sl�sl

�2

:


3.F1-7

Nichtlinearer Fall, kleine Fluktuationen. In Abhangigkeit von der quasistatischen Aussteue-rung ergeben sich fur die Fluktuationen unterschiedliche Transfer-Koeffizienten. Zur Ermittlungder Fluktuationsschranken werden die uber die Aussteuerung im Betrag maximalen Transfer-Koeffizienten berucksichtigt.

Bei der Modellierung systematischer Ubertragungsfehler sind jeweils die Abhangigkeiten vonder Aussteuerung zu berucksichtigen. Die Abweichung der Informationsquelle am Ausgang istdeshalb im allgemeinen Fall eine nichtlineare Funktion der Aussteuerung der eingangsseitigenInformationsquellen

�qo(s1; : : : ; xsl) =

lXi=1

"�si(si) � tosi(si) +

+ (si � si)�terrosi(si) +

+ (si � si)

nXk=1

@pk(si)

@si� topk(si)

#:

Fur die Rauschquellen muss die Beziehung

o(f) =

lXi=1

i(f) � jTosi(f)j2

verwendet werden, die hier uber die LFI-Ubertragungsfunktion zu ermitteln ist. Bei nichtlinea-ren Operationen mussen Modulationen an Gliedern hoherer Ordnung sowie Kreuzmodulationender Rauschquellen berucksichtigt werden (Kriterium: Intercept-Punkt). Entsprechend kann dieVarianz des Rauschprozesses

�2o ��@qo

@s1�s1

�2

+

�@qo

@s2�s2

�2

+

�@2qo

@s21

�2s12

�2

+

+

�@2qo

@s1@s2�s1�s2

�2

+

�@2qo

@s22

�2s22

�2

+ : : :

aus den Einzelkomponenten bestimmt werden. An Termen hoherer Ordnung entstehen Misch-produkte aus statistisch abhangigen (d. h. koharenten) Prozessen; in Folge der Koharenz derIntermodulation kommt es an Termen gerader Ordnung zusatzlich zu einem vom Rauschenverursachten systematischen Fehler in der Großenordnung von �:

�qnoiseo =@2qo

@s21

�2s12

+@2qo

@s22

�2s22

+

+@4qo

@s41

�4s14!

+@4qo

@s42

�4s24!

+ : : : :

Nichtlinearer Fall, große Fluktuationen. Zur Bestimmung der Fluktuationsschranke wird dielineare Abweichung des Transfer-Koeffizienten hinzugezogen:

j�qoj =lX

i=1

�j�si � ^tosij+

��si22

@

@sitosi

��+

+

nXk=1

�j�pk � ^topkj+

��pk22

@

@pktopk

��:


Teilprojekt F1

Auf diese Weise werden Fluktuationen berucksichtigt, die durch die Aussteuerung des nichtli-nearen Elementes um �s� entstehen.

Der systematische Ubertragungsfehler folgt aus dem nichtlinearen Informationsfluss qo =

F (s�; p�) als Abweichung vom Soll:

�qo = F err(s�; p�(s�))� F (s�; p�):

Das Rauschen an der Ausgangs-Informationsquelle kann nur naherungsweise und unter Einbe-ziehung der Intermodulation bestimmt werden.

Das Verhaltensmodell einer jeden Operation im Informationsfluss q = F (s�) reprasentiert einbestimmtes Realisierungsprinzip, so dass entsprechend einem der obigen Falle Angaben:

� zur Funktionsweise q(s�),� zu den Aussteuerschranken _q und ^q, jeweils abhangig von _s�;

^s�; s�; p� ,� zur Bandbreite Bq(Bs�; p�) und zur Sampling-Rate Sq(Ss�; p�),� zum Rauschen �q(�s�; p�),� zu den Fluktuationsschranken j�qj in Abhangigkeit von j�s�j ; s�; p�;�p� und� zu systematischen Abweichungen �q in Abhangigkeit von �s�; s�; p�; �s�

gefunden werden konnen, da alle diese Eigenschaften unmittelbar aus dem angewendeten Rea-lisierungsprinzip folgen. Mit Hilfe symbolischer Methoden kann aus den Einzelmodellen einGesamtmodell aufgestellt werden.

Dimensionierungsaufgabe

An Hand dieses Modells kann die Dimensionierung der Parameter p� und ihrer Genauigkeitenj�p� j sowie der Genauigkeiten der inneren Informationssenken

��Rs�� erfolgen. Die Fluktua-

tionsreserven��Rs�

�� werden dabei als virtuelle Fehlerquellen betrachtet. Bei n Parametern undo inneren Informationssenken sind bei der Dimensionierung 2n+ o Variable zu bestimmen. AlsNebenbedingungen dienen die Spezifikationen, die je nach Aufgabenstellung aus:

� dem Wert q0� fur eine bestimmte Ansteuerung s0��,� den symbolischen Dimensionierungsbeziehungen zwischen den Parametern p� ,� den Aussteuerschranken _q und ^q,� dem Rauschen �q,� der Fluktuationsschranke j�qj und� der Schranke der systematischen Abweichung �q� fur eine bestimmte Ansteuerung s0��

(ggf. fur _s� oder ^s�)

bestehen konnen. Diese Nebenbedingungen sind i. d. R. von den Variablen p� , j�p�j sowie��Rs�� abhangig und konnen in Form von Ungleichungen vorliegen.

Diese Dimensionierungsaufgabe soll hier mit Hilfe eines stochastischen Optimierungsverfah-rens (Integralverfahren) bewaltigt werden. Dazu ist es nicht erforderlich, dass die Spezifikati-on in Form der Nebenbedingungen im Verhaltnis zur Anzahl der Systemvariable vollstandigist: Alle

”fehlenden“ Spezifikationen erweitern den Suchraum der Optimierung. Es sind kei-

ne zusatzlich einschrankenden Spezifikationen notig, die sich nicht aus der Aufgabenstellungableiten lassen.

Als Optimierungskriterium (Kostenfunktion) dient die Toleranzreserve. Dazu werden an den


3.F1-9

Ausgangsquellen der betrachteten Komponente die Gesamt-Fluktuationsschranken gemaß

��q�� = j�qj+ �q +

��max[_q;^q]

(�q)

��bestimmt. Das Ziel der Dimensionierung ist eine

”robuste“ Losung; die Kostenfunktion ergibt

sich aus der Toleranz-Reserve an den inneren Senken und aus der Toleranz-Reserve am Aus-gang an Hand der aktuellen und der sich aus der Spezifikation ergebenden Gesamt-Fluktuati-onsschranken sowie aus der Toleranz-Reserve der Parameter:��q

��2j^q � _qj2

�lX

i=1

��Rsi��2

j^si � _sij2�

nXk=1

j�pkj2

jpkj2! min :

Integralverfahren

Das Programm BARLO (Branch And Reduce Level set Optimization) realisiert einen globalen,maßtheoretisch formulierten Optimierungsalgorithmus, bei dem Integrale uber Niveaumengenberechnet werden mussen [HHP97].

Zur Bestimmung dieser Integrale und Niveaumengen wird eine Monte-Carlo-Strategie verwen-det. Die Bestimmung einer bestimmten Startlosung als Voraussetzung fur die Optimierung wur-de damit im Ansatz vermieden und das Verfahren ist zur optimierenden Dimensionierung ver-wendbar.

Das Optimierungsproblem wird durch eine Kostenfunktion k(x) von n Systemvariablen x1;

: : : , xn beschrieben, die einen numerisch leicht zu bestimmenden Zusammenhang zu einemreellwertigen Kostenwert herstellt:

k(x) �! min k : Rn �! R:

Die System-Ungleichungen werden durch die m Ungleichungen

g1(x) � 0

...gm(x) � 0

9=; ~g(x) � 0

beschrieben. Daruber hinaus werden l Systemgleichungen

h1(x) = 0

...hl(x) = 0

9=; ~h(x) = 0

erfullt. Systemvariable konnen im Verfahren auch als ganzzahlige Variable vereinbart werden.Der Losungsraum wird auf ein Intervall S eingeschrankt, um technisch unsinnige Losungenauszuschließen:

x 2 S:Dieses Intervall S legt den Anfangs-Suchraum des Verfahrens fest und ersetzt damit dieStartlosung.

Informationsfluss der Modulo-Funktion als Beispiel

Fur die Schnittstellen der zu entwerfenden Komponente erfolgt eine Spezifikation, welche dieAussteuerbereiche des Informationstragers, seine Toleranzgrenzen als Fehlerschranke � oder


Teilprojekt F1

AusgangEingang

Abtastung alter(”Sampler“=

”active“)

Kontin. var. f�2:5V;2:5Vg j � = 330�VAdd-Ausgang: Spannung U

per. 1MHz j 0:5MHz

1(Kontin. var. f�3V;3Vg j � = 1:8mV)S&H-Eingang: Spannung U

f(x)

uSegmentoffset = 1:0V

Ftol = 0:46 � 10�3

Modulo-Ausgang: Spannung U

Kontinuum j 0:5MHzKont. var. f�0:5V;0:5Vg j � = 470 �V; � = 1:33mV

Informationsfluss Modulo-Funktion

Kontinuum j 0:5MHz

Modulo-Eingang: Spannung U

Kontin. var. f�2:5V;2:5Vg j � = 330 �VKontinuum j 0:5MHz

unoise = 140 �V uoffset = 1:1mV

Spezifikation Spezifikation

Bild 3: Spezifikation und Top-Level Informationsfluss-Modell fur die Modulo-Funktion

als Varianz �, seine Bandbreite und ggf. die Abtastfrequenz umfasst. Bild 3 zeigt die Spezifika-tion fur die Modulo-Funktion.

Die Modelle der Operationen beinhalten neben den Funktionsbeschreibungen Fehlermodelle,die fur die Realisierungsprinzipien typisch sind. Bild 3 zeigt ein vereinfachtes Informations-flussmodell fur die Modulo-Funktion auf hochstem Hierarchieniveau. Es enthalt Fehlermodellefur den Linearitatsfehler, einen Offset sowie ein Rauschmodell. Alle Fehlermodelle beziehensich ausschließlich auf die informationstragenden Signalkennwerte.

Die freien Parameter der Operationen werden mit Hilfe des globalen Optimierers BARLO di-mensioniert, so dass die fur dieses Abstraktionsniveau relevanten Spezifikationen eingehaltenwerden. Bei der Modulo-Funktion betrifft dies die Konstanten Segmentoffset und Schwelle –2 : : : Schwelle +2, Leitwert- und Widerstandsparameter der Teiler etc. Symbolische Dimen-sionierungsregeln, die in Folge der Struktursyntheseschritte auf der Funktionsblock- oder derOperationsblockebene entstehen, gingen als Nebenbedingungen in das Verfahren ein.

Mapping Informationsdomane – elektrische Domane

Allgemeiner Ansatz

Auf der Funktionsblock-Ebene ist die Struktur durch eine vorrangig kettenformige Anordnungdarstellbar, welche die gerichteten Wechselwirkungen zwischen den Elementen kennzeichnen.Fur einen variablen Phasenschieber ergibt sich z. B. eine Struktur gemaß Bild 4 a). Die Beruck-sichtigung elektrischer Schaltungsprinzipien erfordert in der elektrischen Struktur eine Darstel-lung der elektrischen Wechselwirkungen, die sich an den realen Energieflussen in der analogenSchaltung orientieren. Hierbei sind neben der funktionalen Sicht weitere Gesichtspunkte zuberucksichtigen, so z. B. die Arbeitspunkteinstellungen. Die elektrische Struktur des Phasen-schiebers (Bild 4 b)) unterscheidet sich deshalb sehr stark von der Struktur der funktionalenEntwurfsbeschreibung. Unterschiedliche Abstraktionen bei der Modellierung fuhren zu unter-schiedlichen Modellstrukturen.

Fur den Aufbau der elektrischen Schaltungsstruktur muss deshalb ein mehrstufiges Verfahrenangewendet werden, mit dem der Ubergang von der funktionalen zur elektrischen Struktur er-folgen kann. Der Ubergang erfolgt uber ein elektrisches Modell, das die informationstragendenSignalkennwerte der funktionalen Reprasentation explizit als elektrische Signal-Wechselwir-kungen darstellen kann. In diesem Fall kann der Ubergang zwischen den Abstraktionsebenendurch tolerante Mustererkennung erfolgen.

Signal-Wechselwirkungsdiagramm


3.F1-11

a)

sampled periodic()

continuum const.resistance R

voltage V

continuum variabelcontinuum

Shifted

phase detect

phase 'continuum variabel

continuum

r

flow sum

wave

time marching wave

continuumcontinuum variabelcurrent I

Stimulus Phase

phase '1(

”def 0“: contin. const.)

continuum

current I

continuum variabelcontinuum

Offset

continuumcontinuum const.current I

I

+ I/U

time t

contin. var.sampled periodic()

t

voltage V

2(”L“:contin. const.;

”H“:contin. const.)

contin. alternating

'

impedance

> 0

trigger edge detect

b)

VStimulus+

VStimulus�

VShifted

Qn2

Qp2

VDD

VSS

VO�set

Bild 4: a) Informations-Wechselwirkung und b) elektrische Struktur eines variablen Phasenschiebers.

In der elektrischen Domane wird der Entwurf durch eine Struktur elektrischer Bauelemente,bzw. auf einem hoheren Hierarchieniveau durch Schaltungsblocke dargestellt.

Die Verhaltensbeschreibung kann aus den Verhaltensmodellen der Grundbausteine z. B. miteiner Knotenspannungsanalyse ermittelt werden. Neben allgemeinen elektrischen Modellenkonnen funktionsorientierte Modelle verwendet werden, die damit bereits zu einer hoheren Ab-straktionsebene gehoren. Da aber die elektrischen Funktionsmodelle das Verhalten durch Kno-tenspannungen und Maschenstrome beschreiben, gehoren auch diese Modelle zur elektrischenDomane.

Die elektrischen Verhaltensbeschreibungen konnen durch gerichtete Signalflussgraphen re-prasentiert werden. Funktionsmodelle ergeben vereinfachte Graphen, die nur die fur die be-absichtigte Funktion relevanten Eigenschaften beinhalten. Z. B. enthalt ein Kleinsignalmodellkeine Informationen uber die Arbeitspunkteinstellung.

Die auf Streuparametern basierende Verhaltensbeschreibung stellt den gerichteten Leistungs-fluss in der elektrischen Schaltung dar. Die Wellenparameter a und b reprasentieren zu- und


Teilprojekt F1

ablaufende Spannungswellen U+ und U� entsprechend

an =U+npRn

und bn =U�

npRn

an einem Bezugswiderstand, dem Wellenwiderstand Rn. Die elektrischen Tore werden durchReflexionsfaktoren

% =R� Rn

R +Rn

charakterisiert. Die Wellenparameter konnen formal in Knotenspannungen und Maschenstromeumgerechnet werden:

In =an � bnp

Rn

und Un =

pRn(an + bn):

Auf der Grundlage des Streuflusses konnen die elektrischen Signale in orthogonale Kompo-nenten zerlegt werden, die durch Leistungskanale reprasentiert werden. Sowohl die Bauele-mente als auch die auf Verbindungsnetzwerken beruhenden Schaltungsprinzipien konnen durchStreuflussgraphen beschrieben werden. Jede unterscheidbare, orthogonale und fur die Funktiondes Elementes relevante Signalkomponente kann dabei einer Signal-Wechselwirkung zugeord-net werden. Auf diese Weise werden elektrische Signale in Signalkomponenten zerlegt, dienicht an elektrische Leitungen gebunden sind. Die Schnittstellen der Schaltungsprinzipien, diedurch diese Signalkomponenten reprasentiert werden, entsprechen nicht den Toren elektrischerBauelemente, sondern orientieren sich an den zur Realisierung der spezifizierten Funktion er-forderlichen Wechselwirkung.

a)

UlUq

Rl

Rq

b)

b1

a1 1

11

+ 1

al

bl

bq al

bl

%l = + 1

%q = �1+ 1

bq b1

a1

11

2

c)

b1

a1 1

11

�1

al

bl

bq al

bl

%l = �1

%q = + 1�1

bq b1

a1

11

2

d)

1

1b1

a1 bl

bq 1 al

%q = 0 %l = 0 0

al

bl

0

bq b1

a1

11

Bild 5: Allgemeines Modell fur die elektrische Verbindung zweier Elemente: a) Stromlaufplan, b) Leerlauf,c) Kurzschluss, d) Anpassung.

Fur die Synthese der Schaltungsstruktur wird eine Schaltungsrealisierung aus elementarenSchaltungsprinzipien an Hand ihrer abstrakten Verhaltensbeschreibung zusammengefugt. EinSchaltungsprinzip kann jedoch nur dann gezielt ausgewahlt werden, wenn typische Ansteuer-bedingungen in Bezug auf die Signale und die Arbeitspunkteinstellungen eingehalten werdenund die Elemente adaquat dimensioniert werden. Ein Schaltungsprinzip in diesem Sinne istdurch seine bezuglich der Informationsverarbeitung abstrakte Funktion sowie durch die Cha-rakterisierung seiner Wechselwirkungskanale beschrieben.


3.F1-13

Die bezuglich der Schaltfunktion ruckwirkungsfreie Zusammenschaltbarkeit zweier Elemen-te kann im Strukturierungsprozess an Hand der Charakterisierung der Signal-Wechselwirkun-gen bestimmt werden. Bei der Struktursynthese sind jedoch noch keine Werte fur die Refle-xionsfaktoren angebbar, da diese erst nach dem folgenden Dimensionierungsschritt bestimmtwerden konnen. Fur die Beurteilung der Zusammenschaltbarkeit von funktional unabhangi-gen Elementen ist es deshalb erforderlich, die Impedanzbeziehungen zwischen den Elementenzu charakterisieren. Es werden drei Falle unterschieden: 1. Die fehlerarme Ubertragung einerSpannung erfordert Leerlaufbedingung. Unter Vernachlassigung von Leitungseffekten kann derStreuflussgraph entsprechend Bild 5 b) vereinfacht werden. 2. Die fehlerarme Ubertragung ei-nes Stromes erfordert Kurzschlussbedingung. Der vereinfachte Streuflussgraph ist im Bild 5 c)angegeben. 3. Zur Ubertragung einer elektrischen Leistung wird Impedanz-Anpassung gefor-dert (Bild 5 d)). Entsprechend kann jeder gerichtete Leistungskanal durch einen idealen Leerlauf(+), Kurzschluss (–) oder Anpassung (0) gekennzeichnet werden.

a)

1

2

Rn11

b20

Rn20

Uq2pRn21

bq2

+1

a21

Rn21

1

Uq1pRn10

1

a10

+1

bq1

Rn10

aq1 b10

a11 b21

a20

aq2

b11

k21 = Yp

Rn10Rn20

1

2

k11 = �Yp

Rn10Rn11

k12 = �r

Rn21

Rn10

�1

+1

+1

�1

b)

+qst

�qst + qst

� qst

U/I [Y]

admittance

Bild 6: a) Leistungskanal-bezogener Streufluss eines Leitwertes, b) Signal-Wechselwirkungsmodell des Leitwertesals U/I-Wandler.

Wenn eine Verbindung von Elementen nicht nach diesem Schema idealisiert werden kann, dannberuht das Schaltungsprinzip auf genau dieser Anordnung von Elementen. Diese Anordnungwird als elementares Schaltungsprinzip behandelt und nach außen durch idealisierte Schnitt-stellen beschrieben. Eine weitere Dekomposition dieses Schaltungsprinzips ist dann auf diesemAbstraktionsniveau nicht moglich.

Die Leitungsmode beschreibt die Art der Ansteuerung der elektrischen Tore. Es wird die sym-metrische (doppelte Fahne) und die unsymmetrische (einfache Fahne) Mode unterschieden.

Die Signalmode charakterisiert das Frequenzband (Arbeitspunkt, quasi-statisch, Basisband, Sei-tenband, ...) bzw. den zeitlichen Verlauf des Signals.

Aus funktionaler Sicht kann ein Leitwert z. B. als Spannungs-Strom Wandler verwendet wer-den, wenn am Eingang die Leerlauf- und am Ausgang die Kurzschlussbedingung erfullt wird.Im Sinne des Informationsflusses ist die Eingangsgroße eine Spannung und die Ausgangsgroßeein Maschenstrom.

Zusatzlich zu den funktionsbedingt erforderlichen, primaren Leistungskanalen konnen denSignal-Wechselwirkungen parasitare Leistungskanale zugeordnet werden, welche funktionsbe-dingt auftretende, aber unerwunschte Signalkomponenten reprasentieren. Die Verbindbarkeitder Wechselwirkungen zweier Elemente ist bei ubereinstimmenden Charakterisierungen derprimaren Leistungskanale gegeben, wobei sich keine Verbindung fur die parasitaren Kanale dergleichen Wechselwirkung ergeben darf.


Teilprojekt F1

Der Leitwert als Spannungs-Strom Wandler enthalt zwei Wechselwirkungen, denen jeweils einprimarer Leistungskanal zugeordnet ist. In jedem der beiden Wechselwirkungen treten zusatz-liche Leistungskanale als parasitare Kanale auf. Dies entspricht der Tatsache, dass der (Aus-gangs)-Strom der Admittanz am Innenwiderstand der Spannungsquelle einen Fehler verursacht.Dieser Fehler wird in der eingangsseitigen Wechselwirkung durch einen parasitaren Strompfadreprasentiert. Das Bild 6 a) zeigt das vereinfachte, funktionsorientierte Streuflussmodell desWandlers, das durch die Zerlegung der Signale in Signalkomponenten bei Idealisierung der An-steuerung entsteht. Ohne Beschrankung der Allgemeinheit kann dieses Modell durch Einsetzender realen Reflexionsfaktoren auf das bekannte Streuflussmodell zuruckgefuhrt werden. Diedaraus abgeleitete Strukturinterpretation in Bild 6 b) ist die Signal-Wechselwirkung des Leit-wertes.

Definition: Das Signal-Wechselwirkungsdiagramm stellt die Struktur elektrischer Schalt- undbauelementephysikalischer Prinzipien an Hand charakterisierter, gerichteter Signal-Wechsel-wirkungen dar.

Elektrische Synthese mit Signal-Wechselwirkungsdiagrammen

Die Ableitung einer Struktur elektrischer Schaltprinzipien und Bauelemente aus dem Informa-tionsflussmodell erfolgt durch eine tolerante Mustererkennung und Verhaltenstransformationenin der Informationsdomane. Die elektrische Struktur ergibt sich durch die Zusammenschaltungder Elemente entsprechend der Charakterisierungen der Signal-Wechselwirkungen. Es wird da-mit die informationsrelevante Struktur schaltungstechnischer und bauelementephysikalischerEffekte bestimmt.

Die Synthese wird nach dem Prinzip der einfachsten Ersetzung ausgefuhrt:

Definition: Das Prinzip der einfachsten Ersetzung besteht aus den folgenden Punkten:

1. Die Abstraktion. Als Entwurfs-Alternativen werden abstrahierte und damit stets nur ele-mentare Aspekte (Prinzipien und Effekte) berucksichtigt, deren Komplexitat erst durchweitere hierarchische Dekomposition bzw. durch die Anwendung von Strukturtransfor-mationen beim zugehorigen dimensionierungsabhangigen Syntheseschritt erhoht wird.Die Anzahl der zur Verfugung stehenden Alternativen wird dadurch drastisch reduziert.

2. Die Bindung bei teilweiser Uberdeckung. Aspekte r werden auch dann berucksichtigt,wenn der zu synthetisierende Ausdruck Hl in den durch diesen Aspekt uberdeckbarenAusdrucken nur enthalten ist:

Hl w r =) r+17! (H1; : : : ; Hl; : : : ; Hn):

Die uberzahligen (freien) Ausdrucke des Aspekts werden in anderen Ausdrucken des Ver-haltensmodells oder in Replikationen gebunden. Die Bindung bei teilweiser Uberdeckungdient der Struktur-Uberwindung, wenn der Syntheseschritt von einer entsprechend derhoheren Abstraktionsebene strukturierten Verhaltensbeschreibung ausgeht.

3. Die Prioritat. Die funktional gleichwertigen Alternativen werden durch die Bestimmungder Prioritat fur die alternativen Aspekte bewertet und ausgewahlt.

Ublicherweise wird zur Bewertung einer Alternative der Aufwand (Kosten) bestimmt, der zurRealisierung der Elemente erforderlich ist. Beim Entwurf digitaler Schaltungen wird der Auf-wand vorrangig durch den Flachenbedarf einer Komponente auf dem Chip bestimmt.

Beim Entwurf analoger Komponenten gibt es außer den funktionsneutralen Kennwerten wieFlache und Leistungsverbrauch, die fur alle Komponenten angebbar und vergleichbar sind,


3.F1-15

funktionsgebundene Kennwerte. Die funktionsgebundenen Kennwerte werden durch eine Viel-zahl elektrischer Kennwerte reprasentiert — sie werden zur Dimensionierung herangezogen undbestimmen so die Qualitat der Gesamtschaltung. Funktionsgleiche Strukturalternativen beein-flussen uber unterschiedliche Abhangigkeiten dieser Kennwerte sowohl die erreichbare Qualitatals auch den Aufwand fur u. U. alle anderen Komponenten der Gesamtschaltung. Die funkti-onsgebundenen Kennwerte sind nur bedingt vergleichbar, da sie nicht fur alle Komponentenangebbar sind. Abweichungen von den Nennwerten wirken sich unterschiedlich auf die Qua-litat des Entwurfes aus und mussen unterschiedlich hart bewertet werden. Daruber hinaus istdie Relevanz eines Kennwertes von der Applikation abhangig und somit nicht allein an dieStrukturkomponente gebunden.

In [HF97] (TAGUS) werden die Synthese-Primitiva durch eine priority bewertet, welche ihreKomplexitat reprasentiert. Diese Bewertung ist starr und funktionsunabhangig; sie dient derBevorzugung komplexer Elemente bei der Strukturauswahl.

Durch Entkoppelung der Dimensionierungsschritte von den Schritten zur Strukturauswahl wer-den die Kosten einer Entwurfsentscheidung quantitativ erst bei der Dimensionierung bekannt.Es wird deshalb ein Kriterium verwendet, mit dem eine Entwurfsentscheidung unabhangig vonder Dimensionierung bewertet werden kann, und das die Auswirkungen nur bis zum nachstenstrukturierenden Entwurfsschritt berucksichtigt: die Bewertung einer Strukturalternative erfolgtan Hand ihrer Prioritat.

Definition: Die Prioritat PHr ist die Bewertung der Fahigkeit eines Aspekts r, bei der Auswahl

als Realisierung fur den Ausdruck H die Entwurfsfreiheit zu reduzieren. Die Prioritat ergibtsich aus der Anzahl nS von Blattkomponenten in der Struktur-Reprasentation des aktuellenAbstraktionsniveaus und der Anzahl nD der in dem zugehorigen Dimensionierungsschritt zubestimmenden Parameter aller zuordenbarer Komponenten:

PHr =

1

nS + nD:

Bei der Synthese ist es erforderlich, Schaltungsprinzipien als elementare Entwurfsprimitiva zurVerfugung zu haben. Komplexere Strukturen werden bei diesem Verfahren aus einfachen Ele-menten aufgebaut, wenn dies erforderlich ist. Dazu konnen Schaltungsprinzipien definiert wer-den, die andere Aspekte modifizieren. Dieser Sachverhalt wird durch die Relation

”angewendet

auf“ reprasentiert:r1@r2:

Der Aspekt r1 erfordert die Existenz des Aspektes r2 im Entwurf und verandert dessen Wirkung.Der Aspekt r2 stellt somit eine strukturelle Bedingung dar und ermoglicht die strukturelle Re-organisation des Entwurfs. Auf diese Weise wird die Anzahl der bei einem Auswahlschritt zubewertenden Alternativen verringert, jedoch die Anzahl der Auswahlschritte erhoht.

An Hand der gerichteten Verbindungen gewunschter Beeinflussungen und den Typisierungender elektrischen Verbindungen konnen elektrische Anpasspfade abgeleitet werden. Auf dem Ni-veau bauelementephysikalischer Effekte lassen sich durch hierarchische Dekomposition Struk-tur-Entscheidungen fur die erforderlichen elektrischen Anpassungs-Elemente treffen. Diese An-passungs-Elemente werden durch Kanaltypwandler und Impedanztransformationen realisiert.

Die Auswahl der bauelementephysikalischen Effekte und der Aufbau der Signal-Wechselwir-kung wird durch die typkonforme Verbindung der primaren Leistungskanale bei Vermeidungvon Verbindungen parasitarer Leistungskanale unterstutzt. Die bauelementephysikalischen Ef-fekte werden entsprechend der primaren Signal-Wechselwirkung verbunden. Das Bild 7 zeigt


Teilprojekt F1

I/U [R]

MOS-channel admittance

U/I [Y]

+qstB-0 B-0

B-0 B-0

A-0

A-0

A-0

A-0�qst

op +

� qst

+ qst

�qst

qst +

op +

+ qst

� qst

MOS-channel impedance

Bild 7: Komposition eines Teilers aus Elementen

die Verbindung der Impedanz mit der Admittanz zum Aufbau eines Teilers. Diese Verbindungbeinhaltet einen parasitaren Leistungskanal und erfordert deshalb die Einbeziehung von Anpas-sungs-Elementen. In dieser Darstellung wurden die Arbeitspunkteinstellungen zunachst ausge-klammert.

a)

�1

RnYDS

�1�YDS Rn

+1

+1

�1

�1 +1

RDS

Rn

�

RDS

Rn

�1

+1

+1

+1 �1

b)

RDS

Rn

�

Y0

DS

YDS

RnY0

DS

�

RDS

Rn�YDS Rn

+1

+1

�1

+1

+1

�1

�1

+1

�1

Bild 8: a) Parasitare Schleife b) Ergebnis der Parameter-Aufteilung

Im Fall der Impedanz-Admittanz-Verbindung erfolgt die Auftrennung der parasitaren Wechsel-wirkung durch das Anwenden eines Effektes, mit dem die Wirkung des Elemente-Parametersder Impedanz in das benachbarte Element einbezogen wird. Charakteristisch fur die Anwend-barkeit dieser

”Serien-Parameter-Aufteilung“ (serial device splitting) sind zwei Elemente mit

jeweils mindestens einem Parameter und das Auftreten einer parasitaren Schleife im Verhal-ten. Die Schleife reprasentiert die Ruckwirkung der an der Impedanz in Folge des Stromflussesentstehenden Spannung auf die am Leitwert des Teilers wirksame Spannung. Die geschlosseneSchleife wird eliminiert, indem das Verhalten der Schleife in allen auf die Schleife zulaufen-den Leistungskanalen berucksichtigt wird, d. h. der Widerstandswert wird bei der Dimensionie-


3.F1-17

rung des Leitwertes berucksichtigt. Im konkreten Fall fur die in Bild 8 a) dargestellte parasitareSchleife zwischen der Admittanz und der Impedanz der Teiler betragt der Ubertragungskoeffi-zient des Primarpfades der Admittanz ohne Schleife

RnYDS:

Aus der Mason-Formel folgt der Ubertragungskoeffizient des Primarpfades mit Schleife

RnYDS

1�RDSYDS:

Daraus ergibt sich eine zusatzliche Dimensionierungsregel:

Y 0

DS =YDS

1� RDSYDS:

Der abhangige Parameter Y 0

DS wird der”Serien-Parameter-Aufteilung“ zugeordnet.

�qst

qst +

+

� qst

+ qstA-0

A-0

A-0

A-0

serial device splitting


U/I [Y]

+qst

�qst

op +

+ qst

� qstB-0 B-0

B-0 B-0


I/U [R]

op

Bild 9: Anwendung des Anordnungs-Effektes”Serien-Parameter-Aufteilung“

Das Bild 8 b) zeigt das Ergebnis der Transformation durch die Anwendung der”Serien-Pa-

rameter-Aufteilung“, durch die gemaß Bild 9 die parasitare Wechselwirkung eliminiert wird.Entsprechend der Wirkungsweise des Anordnungs-Effektes ist die Verbindung zwischen demdie Admittanz und dem die Impedanz realisierenden Effekt implizit in der

”Serien-Parameter-

Aufteilung“ enthalten.

Fur die Auflosung der innerhalb des Teilers auftretenden parasitaren Schleife kann alternativdie

”virtuelle Masse“ (virtual ground) angewendet werden. Es handelt sich dabei nicht um ein

Realisierungsprinzip, obwohl es in weitere Realisierungsprinzipien dekomponiert werden kann.Die Entscheidung der Anwendbarkeit der

”virtuellen Masse“ ist an die Signal-Wechselwirkung

gebunden und ihr Zweck ist die Realisierung des Strompfades, also ein Effekt zur Anpassungder elektrischen Wechselwirkung. Die

”virtuelle Masse“ betrifft die I/U-Wandlung und setzt

einen der Impedanz entsprechenden Effekt voraus, auf den sie angewendet wird.

Da die”virtuelle Masse“ durch verschiedene Realisierungsprinzipien implementiert werden

kann, erfolgt ihre Dekomposition entsprechend dem Syntheseprinzip verschachtelte Domaneaus der Informations-Wechselwirkung gemaß Bild 10. Dabei fuhrt die

”vervielfachte Diffe-

renz“ zur Negation des Ausgangspotentials gegenuber der einfachen Teiler-Realisierung; umdie Neutralisation dieser Negation in der eingefugten Replikation zu erreichen, muss ggf. eine


Teilprojekt F1

Potential-Summe

Spannung U

Kontinuum var.Kontinuum

vervielfachte Differenz

Verstarkung V

Kontinuum

Kontinuum

Spannung U

Kontinuum var.

Kontinuum konst.

v0

Kontinuum

Kontinuum konst.

Strom I


Spannung U

KontinuumKontinuum konst.

Kontinuum var.

Null+

Supply

Impedanz

Widerstand R

Spannung U

a

Kontinuum

Ausgang

I=U

+

�

+

Bild 10: Dekomposition der virtuellen Masse zur Teiler-Realisierung

zusatzliche Negation realisiert werden. Die Dimensionierung der Schleifenverstarkung erfolgtan Hand des Toleranz-Modells im Informationsfluss.

Die”virtuelle Masse“ wird aus der Informations-Wechselwirkung in Bild 10 synthetisiert. Da

die”begrenzt vervielfachte Differenz“ hier als komplexes Bauelement verwendet werden soll,

wird dieses Realisierungsprinzip direkt auf den”OPV“ abgebildet. Es ergibt sich fur den Tei-

ler die Signal-Wechselwirkung entsprechend Bild 11. Bei dieser Losung wird die Quelle fureine Spannung von konstant 0 V durch einen

”Kurzschluss“ (short) realisiert; da sich die bei-

den Eingange des”OPV“ auf ein gemeinsames Bezugspotential beziehen, wird daraus bei der

Bauelemente-Synthese ein Kurzschluss gegen den Bezugspegel der Eingangsspannung. Die pa-rasitare Wechselwirkung wird durch die

”virtuelle Masse“ dadurch unterbunden, dass entspre-

chend einer Dimensionierungsregel der parasitare Pfad vernachlassigt werden kann. Dies wirddurch den Effekt

”Vernachlassigung“ (neglection) in der Struktur sichtbar, da die Eingangsspan-

nung bei hoher Schleifenverstarkung verschwindet.

Die”virtuelle Masse“ verursacht eine geringere Prioritat dieser Alternative, so dass die einfa-

chere Struktur bevorzugt wird.

Fur die Synthese konnen unterschiedliche Verhaltenssichten wie z. B. die Arbeitspunktsicht er-forderlich sein. In der Arbeitspunktsicht werden die Syntheseschritte zusatzlich fur alle nichtim Signalfluss liegenden Komponenten ausgefuhrt.

Aus der Signal-Wechselwirkung wird schließlich die Struktur elektrischer Bauelemente durchdie Ausfuhrung von Transformationsschritten bestimmt. Diese Schritte umfassen: die Parallel-und die Serienverschmelzung von Elementen, die Kanalverschmelzung, parallele und serielleAufteilung von Modellpfaden, die Parallel- und die Serienverbindung von Elementen sowie dieKanalinversion. Dabei ergibt sich die elektrische Verbindungsstruktur durch die Zuordnung vonWechselwirkungen zu elektrischen Leitungen.

Entwurfsunterstutzung und Basismodelle

Fur eine softwaretechnische Unterstutzung der Analogen High Level Synthese wurden eineReihe von Vorarbeiten geleistet. Mit Hilfe des CASE (Computer Aided Software Engineering)


3.F1-19

D-0

D-0� qst

+

qst

B-0+qst

+

qst

X-0+ d. c.

short

qst

�

qst +

qst

C-0

�

+

B-0

B-0

C-0


U/I [Y]

op +

�qst

+qstA-0

A-0

A-0

A-0

� qst

+ qst

+op

+qst

D-0qst �

D-0

serial connection

2-0qst +

Q-0+ qst

operational MOS amplifier

Diff[V]

1-0+qst

I/U [R]


B-0�qst

�

neglection

0

Bild 11: Signal-Wechselwirkung des Teilers mit virtueller Masse

Werkzeugs TogetherJ wurden die wesentlichen Datenstrukturen modelliert.

Alle Komponenten nutzen eine generische Graphstruktur, um ihre Arbeitsdaten zu halten, d. h.die Synthesedaten werden einheitlich in Form von gerichteten und ungerichteten Graphenprasentiert. Dieses Modell erlaubt es, in einem einheitlichen Datenformat fur alle Beschrei-bungsebenen die Eigenschaften der Entwurfsobjekte abzulegen und graphentheoretische Ope-rationen zu nutzen.

Die in Bild 12 gezeigte zyklische Datenstruktur besteht aus Knoten und Kanten, wobei dieKanten uber Ports an den Knoten angeschlossen sind. Alle Elemente sowie der Graph selberkonnen Argumente in einer Argumentenliste tragen. Der Graph kann außerdem eine Mengevon Tags besitzen, die einen Wert tragen und fur unterschiedliche Elemente des Graphen einegemeinsame Eigenschaft reprasentieren konnen.

Der Graph wird mit einer Referenz auf eine externe Metatypinformation versehen. Die De-signdaten werden in dem Graphen abgelegt, aber wie diese Daten auf der jeweiligen Beschrei-bungsebenen zu interpretieren sind, dazu dient diese Metatypinformation. Sie beinhaltet dasMetamodell fur die gesamte graphische Notation und beschreibt die Semantik der einzelnenElemente.

”Meta“ steht fur beschreibend und die beschreibenden Daten nennt man Metadaten.

Da jedes Element im Graph und der Graph selbst Kenntnis seiner Metadaten hat, konnen die-se die Methoden der Reflektion, Intercession und Introspektion einsetzen. Als reflektiv (oderauch introspektiv) werden Programme und Systeme bezeichnet, die uber eine Reprasentationihres eigenen Zustandes verfugen und die so uber ihr eigenes Verhalten Schlusse ziehen und ihrVerhalten modifizieren konnen. In einer reflektiven objekt-orientierten Umgebung wird der Zu-stand durch Objekte modelliert, die das

”tiefe Verhalten“ anderer Objekte kontrollieren (Meta-

Objekte).

Objekte sind somit in der Lage, sich gemaß der Metainformation selbst zu interpretieren undtypgerecht zu manipulieren. Diese Verhaltensbestimmung uber die Metaebene bezeichnet manals

”Intercession“.


Teilprojekt F1

Bild 12: Graphmodell als Container fur alle Designdaten

Die Metatypinformation dient auch der Sicherstellung der Konsistenz der Daten eines Graphen.Sie erlaubt nur bestimmte Knoten auf einer Abstraktionsebene zu erzeugen, verhindert Verbin-dungen zwischen Knoten, die es nicht geben darf und ist wichtig im Hinblick auf das interaktiveAgieren mit diesem Datenmodell. Auf einer Darstellung der notwendigen Klassen wurde hieraus Platzgrunden verzichtet.

Sowohl fur das Graphenmodell als auch fur die Metatypinformation wurde ein ASCII-Formatzum filebasierten Speichern definiert und jeweils ein zugehoriger Parser implementiert. DieseUnterstutzung einer konfigurierbaren Metatypinformation ist besonders wichtig, da die Definiti-on der unterschiedlichen Abstraktionsniveaus noch nicht abgeschlossen ist und somit Anderun-gen an den Typinformationen zu den einzelnen Elementen nicht automatisch Code Anderungenbewirken.

Ausfuhrlich wird dieses Graphenmodell und seine Implementierung in [Tro00] vorgestellt.

Entwurfsdatenserver

Der im vergangenen Forderzeitraum entwickelte prototypische Entwurfsdatenserver sichert al-le wahrend eines Designs entstehenden Designdaten in einer Objektorientierten Datenbank(OODBMS). Diese aktuellen Entwurfsdaten sind sehr dynamisch und andern sich haufig.

Eine durch den Datenserver zu erfullende Bedingung ist die streng getrennte Verwaltung undpersistente Speicherung von mehr als einen Projekt mit unterschiedlichen Projektmitgliedernbei vollstandiger Trennung der Einzelprojekte. Die in der gegenwartigen Implementierung ver-wendete OODBMS Jeevan verfugte uber kein eigenes Transaktionsmanagment.

Geanderte Datengraphen werden bei jeder Anderung automatisch zuruckgeschrieben. Aller-


3.F1-21

dings besitzt die Entwurfsdatenbank derzeit noch kein System, um den konkurrierenden Zu-griff von mehreren Mitgliedern eines Teams zu koordinieren. Eine optimistische Synchronisa-tion konkurrierender Aufrufe ließe sich leicht implementieren. Dabei wird unterstellt, dass eskaum Konflikte bei konkurrierenden Transaktionen geben wird und somit keine Sperren not-wendig sind. Jede Transaktion arbeitet dann auf lokalen Kopien. Am Transaktionsende wirddann validiert, ob die durchgefuhrten Modifikationen gultig sind oder ob es Konflikte gibt.

Der Einsatz eines EJB-Containers, was fur die nachste Forderperiode geplant ist, erlaubt dieeinfache Bereitstellung einer pessimistischen Synchronisation mit unterschiedlichen Strategi-en fur die Sperrverwaltung, was wiederum zu unterschiedlichen Konsistenzebenen fuhrt. EinKriterium fur die Gewahrleistung der Daten–Integritat ist, dass die Transaktionen serialisierbarablaufen. Serialisierbar (siehe z. B. [BHG87]) bedeutet vereinfacht, dass die Abfolge der ato-maren Aktionen der Transaktionen aquivalent zu einer Abfolge sein muss, die sich bei seriellerHintereinanderausfuhrung der Transaktionen ergabe. Bei der pessimistischen Synchronisationwerden mogliche Verstoße (kurz) bevor sie auftreten erkannt, und die auslosenden Datenzugrif-fe werden verzogert, bis sie ohne Verletzung der Serialisierbarkeit durchgefuhrt werden konnen.

Der Einsatz von zustandsbehafteten Session-Beans bietet die Moglichkeit, diese als synchro-nisationsfahige Session Beans zu spezialisieren. Dazu implementieren sie dann das Interfacejavax.ejb.SessionSynchronization. Ein solches Bean stellt dann eine Methode beforeCompleti-on bereit, die genutzt werden kann, um die Konsistenzbedigungen bei Mehrfachanderungen anDesigndaten zu uberprufen, d. h. um semantische Konsistenzprufungen vorzunehmen.

Der Zugriff auf die Einzelprojekte wird uber ein Sicherheitsprotokoll mit Namen des jeweiligenProjektmitglieds und dessen Projektpasswort geregelt. Somit konnen unerlaubte Zugriffe auffremde Projekte mit diesem System vermieden werden. Um ein Ausspionieren des Passwortszu hindern, wird es vor der Ubertragung uber das Netzwerk verschlusselt.

Momentan wird dazu ein SHA5 Algorithmus verwendet (Secure Hash Algorithmus). Dabeiwird das ASCII-Passwort in einen Hashwert ubertragen, der zur Identifikation genutzt wird.Aus dem Hashwert lasst sich das Passwort nicht rekonstruieren. Dieses Verfahren ist allerdingsnicht komplett sicher, dafur aber sehr einfach zu implementieren. Eine weitere Moglichkeit fureine sichere Benutzeridentifizierung und Nachrichtenubertragung besteht im Einsatz asymme-trischer Kryptographieverfahren (z. B. RSA). Dabei konnen die Dienste (Authentisierung, Zu-griffskontrolle, Nichtabstreitbarkeit u. a.) einer Public Key Infrastruktur (PKI) verwendet wer-den.

In zukunftigen Versionen wird der Corba Security Mechanimus CORBASec zum Einsatz kom-men. Die Spezifikationen umfassen dabei folgenden Punkte [BVD01]:

� Authentisierung: Die Zuordnung von gesicherten Identitaten zu sogenannten Principals.Ein Principal ist eine Person oder ein sie vertretender Prozess.

� Zugriffsschutz: Ein Mechanismus, um zu entscheiden, ob einem Principal der Zugriff aufein entferntes Objekt gestattet ist.

� Protokollierung (Auditing): Die Ausfuhrung von Operationen wird protokolliert.� Schutz der Kommunikationsverbindung: Ubermittelte Daten konnen verschlusselt und

von den Teilnehmern kann eine Authentisierung verlangt werden.� Nichtabstreitbarkeit (Nonrepudiation): Die Nichtabstreitbarkeit entspricht dem Schutz-

ziel Beweisbarkeit. Sie wird durch die Bereitstellung unwiderlegbarer Beweise garantiert.� Verwaltung von Sicherheitspolitiken: Sicherheitspolitiken werden mit Sicherheits-

domanen assoziiert. Fur Sicherheitsdomanen wird eine Verwaltungsmoglichkeit pro-pagiert, jedoch nicht naher spezifiziert.


Teilprojekt F1

Synthesecontroller

Der Synthesecontroller als Kernkomponente ist als Mathematica-Package realisiert. Die ur-sprungliche Idee, auch diesen wichtigen Teil in Java zu realisieren, wurde wieder verworfen.Mathematica bietet eine hervorragende Unterstutzung fur formale mathematische Verfahrenund die theoretischen Aspekte der Synthesemethodik lassen sich sehr gut in Mathematica be-schreiben und verifizieren.

Durch die ab Mathematica Version 4.1 realisierte enge Integration mit Java uber das so genannteJLink Interface ist es kein Problem, mit den anderen Komponenten des Synthesewerkzeugs zukommunizieren.

JLink erlaubt es, sowohl Java-Klassen direkt von Mathematica aufzurufen, als auch von Javaaus einen Mathematica-Kernel zu nutzen. Letzteres kann man zu einer Parallelisierung vonin Mathematica geschriebenen Algorithmen nutzen, indem man von separaten Java-Threadseigene Mathematica-ernel anspricht. Mathematica selbst bietet keine implizieten Moglichkeitenfur die Parallelisierung an.

In [KH99] wird ein Dimensionierungsverfahren fur analoge Systemkomponenten und der aufdiesen Verfahren beruhende Optimierer BARLO beschrieben. Diese Komponente, die in derProgrammiersprache C realisiert wurde, kann aus Mathematica direkt uber das MathLink-Inter-face aufgerufen werden. Fur ein Mathematica Programm stellt sich der externe Optimierer wieeine normale Mathematica Routine da.

Synthesebibliothek

Das Suchen in bekannten Strukturen (Synthesewissen) stellt einen zentralen Bestandteil desSyntheseablaufs dar. Das Synthesewissen, in dem gesucht werden soll, muss stets verfugbarsein. Im Rahmen des SFB wurde sowohl die persistente Speicherung der das Synthesewissenreprasentierenden Graphen als auch die Suche nach spezifischer Designinformation untersucht.Diese beiden Aufgaben werden von einer Softwarekomponente, der sogeannten Synthesebiblio-thek, die in der letzten Forderperiode realisiert wurde, wahrgenommen. Die von ihr zu bearbei-tenden Suchanfragen besitzen eine hohe Komplexitat, da nicht nur nach exakt ubereinstimmen-den Graphen zu suchen ist, sondern auch nach Graphen, die großer sind als der Suchgraph unddabei die topologische Struktur des Suchgraphen enthalten. Es kann vorkommmen, dass einSuchgraph in dem Graphen der Datenbasis mehrfach an unterschiedlichen Positionen enthaltenist.

Wichtig fur die Synthese ist, das die Suche vollstandig ist, d. h. dass der als Suchanfrage gestell-te Suchgraph Gs in allen Graphen Gi;j der Datenbasis der Synthesebibliothek gefunden werdenmuss, deren Bestandteil er ist. Diese Bedingung ist aber noch nicht hinreichend: Es ist moglich,dass der Suchgraph Gs in einem (oder mehreren) Gesamtgraphen Gi;j mehrfach enthalten ist.In diesem Fall mussen auch alle Variationen des Enthalten-Seins von Gs in dem jeweiligen Gi;j

berucksichtigt werden.

Bild 13 verdeutlicht den prinzipiellen Ablauf der Suche, die sich in folgende Teilabschnittegliedert :

1. Starten der Suche2. Warten auf Ergebnisse3. Abfragen der Ergebnisse4. Loschen der Ergebnisse.


3.F1-23

Bild 13: Ein- und Ausgangsdaten einer Suchanfrage

Die Synthesebibliothek wurde so konzipiert, dass eine grosse Zahl von Nutzern gleichzeitigSuchanfragen stellen kann. Die gestellten Suchanfragen werden automatisch in eine Warte-schlange eingereiht und in der Reihenfolge ihres Eintreffens abgearbeitet. Eine Suchanfragekann vier verschiedene Zustande annnehmen (Queued, Running, Finished, Stopped ), die je-derzeit abgefragt werden konnen. Das Konzept der Syntheselib erlaubt es, bereits gefundeneErgebnisse abzufragen, ohne das die eigentliche Suche schon beendet ist. Der Nutzer bzw. dieanderen Komponenten konnen daher schon mit ersten Ergebnissen weiter arbeiten, ohne dassdie Suche selbst schon abgeschlossen ist.

Bild 14: Beispiel einer Suchanfrage mit Treffern in zwei Graphen

Das Beispiel in Bild 14 zeigt als Suchgraphen eine Struktur mit drei Knoten Vq;1�3 , zwei KantenEq;1�2 sowie 4 Ports Pq;1�4, uber denen die Kanten an die Ports angeschlossen sind.

Wie in Bild 15 verdeutlicht wird, ist der Suchgraph Gs insgesamt dreimal in den beiden Ge-samtgraphen Gi;1 und Gi;2 enthalten :

� in Gi;1 in zwei unterschiedlichen Varianten und� in Gi;2 in einer Variante.

Als doppelte Pfeile sind auch die Korrespondenzen zwischen den Elementen des Suchgraphen


Teilprojekt F1

Bild 15: Beispiel fur mogliche Suchergebnisse

und den zugehorigen Elementen des Suchgraphen abgebildet, die auch ein entscheidenes Ergeb-nis der Suche darstellen. Diese Korrespondenzen werden an den Synthesecontroller ubergebenund er kann eine andere Komponente beauftragen, Ersetzungen des Suchgraphen durch diekomplexere Struktur vorzunehmen.

Die Ubereinstimmung des Suchgraphen Gs mit einem Gesamtgraphen Gi;j wird durch dreiKlassen von Kriterien spezifiziert.

Kriterien der Klasse 1: Betreffen ausschliesslich den Graphen selbst, ohne assoziierte Elemente :

� Ubereinstimmung in dem Metatypnamen von Gs und Gi;j

� Ubereinstimmung im Namen von Gs und Gi;j

� jVGsj �

��VGi;j

��, Gs darf hochstens so viele Knoten wie Gi;j besitzen� jPGs

j ��PGi;j

��, Gs darf hochstens so viele Ports wie Gi;j besitzen� jEGs

j ��EGi;j

��, Gs darf hochstens so viele Kanten wie Gi;j besitzen� 8A 2 AGs

: A 2 AGi;j, Gi;j muss alle Attribute enthalten, die in Gs vorkommen

� 8T 2 TGs: T 2 TGi;j

, Gi;j muss alle Tags enthalten, die in Gs vorkommen.

Kriterien der Klasse 2: Betreffen ausschliesslich die Elemente Graphen X 2 XGs(Kanten, Knoten

und Ports) ohne assoziierte Elemente :

In diese Kategorie fallen die Eigenschaften, die als Eigenschaften der Elemente des Graphenbeschrieben werden. Es wird jeweils die Ubereinstimmung eines Elements X 2 XGs

mit einemElement c(X) 2 XGi;j

getestet:

� Ubereinstimmung in dem Metatypnamen von X und c(X)� Ubereinstimmung im Namen von X und c(X)� 8A 2 AX : A 2 Ac(X) , c(X) muss alle Attribute enthalten, die in X vorkommen� 8T 2 TX : T 2 Tc(X) , c(X) muss alle Tags enthalten, die in X vorkommen.

Kriterien der Klasse 3: Betreffen ausschliesslich die Assoziationen zwischen den Elementen

des Graphen X = X[Gs] 2 XGs(Kanten, Knoten, Ports) :

Hier wird gepruft, ob es eine eindeutige Korrespondenz c(X[Gs]) = X[Gi;j] aller Elementevon Gs gibt, so dass die Assoziationen zwischen den Elementen von Gs den Assoziationenzwischen den zugeordneten Elementen in Gi;j entsprechen. Dabei wird zwischen gerichtetenund ungerichteten Kanten unterschieden.

Der Suchalgorithmus selbst nutzt ein speziell auf das Modell des Graphen zugeschnittenes In-dizierschema und einen strukturellen Vergleich mittels Baumsuche. Fur jedes Element eines


3.F1-25

Bild 16: Phasen der Suche


Teilprojekt F1

Graphen (d. h. jeweils ein Index fur Knoten, Ports, Kanten und den Graph selbst) existiert einseperater Index. Da es fur jeden des Indizes drei Schlusselkategorien gibt (Name, Metanamesowie Name mit Wert eines Attributes als Schlussel), resultieren daraus zwolf verschiedeneIndizes, die zur Vorauswahl der Graphen bzw. Startknoten in diesem Graphen eingesetzt wer-den. Damit konnen schon im Vorfeld des Strukturvergleichs sehr viele Graphen und Startknotenausgeschlossen werden.

In Bild 16 wird der Ablauf der Suche nochmal veranschaulicht.

3.F1.2.2 Ergebnisse und zusammenfassende Wertung


Ausgehend von der Konzeption einer allgemeinen Synthesemethodik wurde die Realisierbar-keit spezieller Syntheseschritte untersucht, die fur die Anwendung der Synthesemethodik vonzentraler Bedeutung sind. Es handelt sich dabei um Syntheseschritte, fur die auf Grund derBesonderheiten der zu Grunde gelegten Synthesemethodik neue, allgemeingultige Losungengefunden werden mussten. Andererseits sind eine Vielzahl von bekannten Losungsstrategien indie Synthesemethodik integrierbar, auf die ggf. zuruckgegriffen werden kann.

Als experimentelle Grundlage fur die Verifikation der Synthesemethodik und der auf ihr basie-renden Syntheseschritte und Modelle dient eine in Mathematica realisierte Entwurfsumgebung,die durch externe Programmteile erweitert wird.

Fur die Dimensionierung in der Informationsdomane wurde der Optimierer-Kern BARLOals C-Programm realisiert. Die Problemformulierung erfolgte automatisch aus hierarchischenVerhaltens- und Struktur-Beschreibungen der hier als Demonstrator verwendeten Modulo-Funktion in der Informationsdomane mit Hilfe von Mathematica-Packages. Der Optimiererwurde via MathLink aus dem Mathematica-Programm gestartet.

Das Modell der Modulo-Operators enthalt 78 implizit stetige und 34 explizit stetige Variable,fur die bei der Dimensionierung geeignete Losungen zu finden sind. Die Nebenbedingungenbestehen aus 19 Ungleichungen und 24 Gleichungen. BARLO benotigte zur Dimensionierung1 572 695 Funktionswertaufrufe. Es wurden 10 056.4 s CPU-Zeit (Origin 2000, 1 Slot) benotigt,was gemessen an der Komplexitat der Modulo-Funktion akzeptabel ist.

Das Ergebnis des stochastischen Optimierungsverfahrens kann durch seine Varianz bewertetwerden, sie betragt fur die Modulo-Funktion 3:53 � 10�4. Ein Wert nahe dem Nullpunkt zeigtdie Konvergenz des Verfahrens an.

Im Verhaltnis zu den Ergebnissen des manuellen Entwurfs [BKM98] erwies sich die durchBARLO gefundene Dimensionierung als robust. Das Kostenkriterium fuhrte dazu, dass zah-lenmaßig große Ubertragungskoeffizienten weitmoglichst in Richtung Eingang der Schaltungverschoben wurden, so dass der Einfluss von Ubertragungsfehlern gering blieb. Als Folge derEinfugung von Toleranz-Reserven wurden fur alle Parameter annahernd gleiche Genauigkei-ten ermittelt, so dass fur die folgende elektrische Synthese genugend Entwurfsfreiheit bleibt.Eine weitere Verbesserung des Ergebnisses ist durch Nachschalten eines Gradientenverfahrensmoglich.

Es wurde gezeigt, dass elektrische Schaltungsprinzipien durch Signal-Wechselwirkungsdia-gramme reprasentiert werden konnen. An Hand der Signal-Wechselwirkungsdiagramme kannaus einer funktionalen eine elektrische Struktur auf der Bauelemente-Ebene aufgebaut werden.


3.F1-27

Es wurden dazu Modelle aufgestellt, die unmittelbar fur das Demonstrationsbeispiel der Mo-dulo-Funktion erforderlich sind. Statt dessen ist fur die Behandlung einer allgemeinen Syn-theseaufgabe eine sehr viel umfangreichere Bibliothek elektrischer und funktionaler Modelleerforderlich. Da diese Modelle schaltungstechnisches Wissen reprasentieren, konnen diese nurmanuell aufgestellt werden.


Mit der Synthesebibliothek wurde eine Komponente implementiert, die maßgeblich der Wie-derverwendung von Synthesewissen dient. Die Synthesebibliothek realisiert dabei zwei An-wendungsfalle

� die persistente Speicherung von Synthesewissen in Form von Graphen� die Bearbeitung komplexer Suchanfragen einschließlich der Verwaltung und persistenten

Speicherung der Suchergebnisse

Fur die Speicherung der Designdaten wird eine objektorientierte Datenbank verwendet. DieSynthesebibliothek wurde als eine Komponente fur ein verteiltes Synthesewerkzeug entworfenund kann sowohl direkt uber Java als auch uber ein CORBA Interface angesprochen werden.

Um die Suche zu realisieren, wurde ein speziell auf das Modell des Graphen zugeschnittenesSchema fur die Indizierung realisiert. Damit ist es moglich, die Anzahl der genauer zu untersu-chenden Graphen und somit die Dauer einer Suche auf ein Minimum zu reduzieren.

Das Suchergebnis besteht nicht nur aus der Angabe des Graphen, in dem der Suchgraph ent-halten ist, sondern umfasst zusatzlich die Korrespondenzen aller Elemente des Suchgraphen(Knoten, Kanten und Ports) mit den Elementen des gefundenen Graphen in allen Varianten.Dem Synthesecontroller werden damit Informationen zur Verfugung gestellt, die das Sucher-gebnis vollstandig beschreiben.

Kritisch zu beurteilen ist der Fakt, dass fur den eigentlichen strukturellen Vergleich der kom-plexe Graph im Hauptspeicher instantiiert werden muss. Die Geschwindigkeit, mit der die-ses geschieht, ist maßgeblich von der verwendeten Datenbank abhangig. Dazu werden in dernachsten Forderperiode Untersuchungen an verschiedenen Datenbanken, die unterschiedlicheBasis-Architekturen realisieren, unternommen. Konkret erfolgen diese Untersuchungen an derOODBMS Versant als Vertreter der

”object cache“ Datenbanken und an Objectivity als Vertreter

der”page server“ Datenbanken ([CL98],[UHW98]). Ein Versant Datenbank Client besitzt einen

object cache und nur die beim Client benotigten Objekte werden von der Datenbank zum Cli-ent ubertragen. Im Kontrast dazu werden bei Objectivity so genannte

”pages“ variabler Große

zwischen Server und Client ausgetauscht.

Graduiertenkolleg

Im Rahmen des Graduiertenkollegs”Entwurf analoger und gemischt analog-digitaler Strukturen

am Beispiel neuronaler Netze“ wurden die Erkenntnisse aus den hier vorgestellten Forschungenauf den Entwurf optimaler analoger Schaltungen ausgehend von der algorithmischen Beschrei-bung funktionaler Basiselemente unter konkreten Einsatzbedingungen angewendet.

Ziel des im Jahre 1993 gegrundeten Graduiertenkollegs (GRK 164) ist es, Losungen fur densystematischen Entwurf gemischt analog-digitaler neuromorpher Systeme zu finden und dazugenerelle Konzepte an konkreten Beispielen, inklusive Chipimplementationen ( uber EURO-PRACTICE), zu testen.


Teilprojekt F1

Chip-Praparationen

Ausgehend von der Implementierung eines Programmierbaren Zeitdiskreten Breitbandgenera-tors in Spannungstechnik, die im Verlauf der 2. Forderperiode erfolgte, wurde in konsequen-ter Fortfuhrung der Forschungsarbeiten der Entwurf selbigen Breitbandgenerators mittels eineszweiten Realisierungsprinzips (

”current mode“) durchgefuhrt. Dabei wurde das Ziel verfolgt,

die im Teilprojekt F1 entwickelte High-Level Synthese und die Layoutmethodik TelescopicLayout Cells (TLC) auf ihre Verwendungsfahigkeit bezuglich dieser speziellen Schaltungstech-nik und der ihr eigenen Strukturen (Stromspiegelbanke) zu verifizieren.

Ausgangspunkt des Entwurfs war der vom Teilprojekt E1 erarbeitete Systementwurf eines Cha-osgenerators bei dem das Entwurfswerkzeug NOISEDES zum Einsatz kam. Das Ergebnis dieseEntwurfsschrittes war eine Blockschaltung auf Systemebene wie sie bereits fur den Chaosgene-rator in Spannungstechnik synthetisiert wurde. Aufgrund des verwendeten Realisierungsprin-zips war es aber notwendig, sowohl die Struktur als auch das Layout des Systems vollstandigneu zu entwerfen.

Bild 17: Frequenzspektrum des Ausgangsstroms

Da zum Zeitpunkt der Entwurfsarbeiten das in der Entwicklung befindliche automatisierte Soft-warewerkzeug fur die High-Level Synthese noch nicht zur Verfugung stand, wurde die Struktur-synthese manuell aber entsprechend der Systematik der automatisierten mehrphasigen Syntheseanaloger Komponenten durchgefuhrt. Die erzielten Ergebnisse, in Bild 17 dargestellt bestatigtenabschließend, dass die Synthesemethodik auch Entwurfe fur diversifizierte Realisierungsprin-zipien erzeugen kann. Die Layoutgenerierung zeigte hingegen ein differenziertes Ergebnis. DieQualitat der mittels der Layoutmethodik Telescopic Layout Cell generierten Layouts war nichtoptimal, so dass auf einen feingranularen Makrozell-Entwurf zuruck gegriffen wurde.

Gemeinsam mit dem Teilprojekt A1 wurde ein massiv paralleles Prozessor-Array fur einen to-mographischen Rekonstruktionsalgorithmus als integrierte Schaltung (RECOChip) entworfen.Dabei ubernahm das Teilprojekt die algorithmische Synthese, d. h. die Projektion des Algorith-mus auf ein Prozessor-Array, mit HILDESA. Das Teilprojekt F1 konnte durch die praktischenEntwurfserfahrungen in der Konzeptionsphase Unterstutzungen geben und realisierte die RT-Synthese sowie den physikalischen Entwurf. Das RECOChip wurde in einer 0:35�m CMOS-Technologie implementiert und enthalt 2 � 32 Prozessoren mit einer Gesamt-Komplexitat vonca. 5 � 105 Gatter auf einer Flache von 21:34mm2 [MKS+01]. Das Bild 18 zeigt die realisierteStruktur des RECOChip.


3.F1-29

M5

+

+

MS1

in_s1

in_d2in_d1out_d1

PEin_d3

instr

in_s1

in_d2in_d1out_d1

PEin_d3

instr

in_s1

in_d2in_d1out_d1

PEin_d3

instr

in_s1

in_d2in_d1out_d1

PEin_d3

instr

in_s1

in_d2in_d1out_d1

PEin_d3

instr

in_s1

in_d2in_d1out_d1

PEin_d3

instr

MS2

IN_D

MIS

MID

en_mid

en_mis

K0

K0

MO

mux

o

OU

T_D

MS

31

MS

2

Mshift

IN_B

Bild 18: Realisierte Struktur des RECOChip

3.F1.3 Vergleiche mit Arbeiten außerhalb des Sonderforschungsberei-ches und Reaktionen der wissenschaftlichen Offentlichkeit auf dieeigenen Arbeiten


Mit N. Horta gab es im Rahmen der SMACD‘2000 einen intensiven Informationsaustauschzu Fragen der High-Level Synthesemethodik. N. Horta arbeitet am IST Portugal auf dem Ge-biet der Synthese von Signalwandlern. Es konnten zahlreiche Anregungen und Erfahrungenbezuglich symbolischer Verfahren auf Signalflussgraphen fur die Syntheseschritte der elektri-schen Domane ausgetauscht werden. Fur N. Horta war insbesondere die Anbindung von High-Level Syntheseschritten an die elektrische Struktursynthese von Interesse.

J. Kampe ist seit Oktober 2000 Mitglied im Leitungsgremium der Fachgruppe 1”Allgemeine

Methodik und Unterstutzung von Entwurfsprozessen fur Schaltungen und Systeme“ der Ko-operationsgemeinschaft

”Rechnergestutzter Schaltungs- und Systementwurf“. Insbesondere auf

der 9. Sitzung des Leitungsgremiums in Jena und auf der 10. Sitzung des Leitungsgremiums inIlmenau wurde eine intensive Auseinandersetzung zu Fragen der High-Level Synthesestrategieund zu Fragen der synthesegerechten Modellierung gefuhrt.

Seit Mai 2001 ist J. Kampe Mitglied der Fachgruppe 2”Entwurf von analogen Schaltungen“ der

Kooperationsgemeinschaft”Rechnergestutzter Schaltungs- und Systementwurf“.

Der Liste der Veroffentlichungen ist zu entnehmen, dass zum einen die High-Level Synthe-semethodik, insbesondere aber daraus abgeleitete spezielle Syntheseschritte der Offentlichkeitvorgestellt wurden.


Im Anschluss an den Vortrag auf der SDA’99 in Rathen ([Gru00]) ergab sich eine Diskussionmit dem Auditorium bezuglich der Frage, ob die durch die Synthesebibliothek realisierte Suchein dem erweiterten Graphmodell als interne Datenbankabfrage realisiert werden kann.


Teilprojekt F1

Im Rahmen des Projekts IPSEN wurde das strukturorientierte DatenbankmanagementsystemGRAS[KSW95] zur effizienten Speicherung und Manipulation von Graphen an der RWTHAachen entwickelt. Graphen in GRAS haben ein Schema, das festlegt, welche Knotentypenein Graph enthalten kann, was fur Attribute Instanzen eines Knotentyps besitzen und welcheKantentypen Instanzen dieser Knotentypen verbinden konnen.

Ein ahnlich stark graphbasierte Datenhaltung, die zudem noch uber eine CORBA Anbindungverfugt, wurde am National Center For Science and Information Systems, Japan entwickelt undnennt sich Phasme [AO96].

Mit dem Phasme Entwickler F. Andres wurde auch schon uber die spezifische Problematik derGraph Suche in innerhalb der Datenbank gesprochen, aber leider konnte bislang keine Einigungbezuglich der Phasme-Software gefunden werden.

3.F1.4 Offene Fragen und abgeleitete Aufgaben fur zukunftige Arbeiten


Fur den Ubergang von der Bauelemente-Ebene zur elektrischen Ebene, d. h. fur den Aufbau derStruktur elektrischer Bauelemente aus dem Signal-Wechselwirkungsdiagramm und die elektri-sche Dimensionierung der Parameter der elektrischen Bauelemente sind bisher nur exempla-rische Verfahren beschrieben, die verallgemeinert werden mussen. Fur diesen Syntheseschrittsind eine Reihe von Vorarbeiten zur Transformation und Dimensionierung elektrischer Netz-werke bekannt, die fur die vorliegende Synthesemethodik verfugbar gemacht werden konnen.

Ein durchgangiger Entwurfsablauf erfordert die Verfugbarkeit grundlegender Schaltungsprinzi-pien. Es mussen weitere ausgewahlte Schaltungeprinzipien und bauelementephysikalische Ef-fekte synthesefahig modelliert werden, um die praktische Anwendbarkeit des Entwurfsverfah-rens uberzeugend demonstrieren zu konnen. Bisher beschrankt sich die Synthese-Bibliothekauf zwei Applikationen: die Modulo-Funktion und den Quadratur-Demodulator. Insbesonderedie exemplarische Implementation speziellen schaltungstechnischen Wissens aus den Bereichender Hochfrequenz-Effekte und der nichtlinearen Schaltungen ist in diesem Zusammenhang vonInteresse.


Gegenwartig bietet die Softwarerealisierung nur wenig Moglichkeiten, das in der Methodikder Synthese inne wohnende Potential zur Parallelisierung massiv zu nutzen, um PerformanceVorteile sowohl aus einem Cluster von Workstation als auch von einer Multiprozessor-Maschineziehen zu konnen.

Da sich die Modifikationen an den Designdaten zur Laufzeit aus den Suchanfragen an die Syn-thesebibliothek ergeben, kann weder vorausgesagt werden, ob und wann welche Modifikationenan welchen der Designgraphen vorgenommen werden mussen.

Transaktionen dienen dabei dem Umgang mit verschiedenen kritischen Abschnitten, der Kon-sistenzwahrung bei Fehlern bzw. Ausfallen bis hin zum

”automatischen Erzwingen“ der Kon-

sistenzwahrung uberhaupt. Fur die Anforderungen an eine Transaktion gilt das so genannteACID-Prinzip hinsichtlich

� Atomaritat (atomicity): als Forderung nach der vollstandigen Ausfuhrung einer Transak-tion ohne keinerlei

”Nachwirkungen“


3.F1-31

� Konsistenz (consistency): im Sinne der Konsistenzerhaltung der bearbeiteten Datenmen-ge

� Isolation (isolation): hinsichtlich der Nichtverfugbarkeit bzw. Nichtsichtbarkeit derTransaktionszwischenergebnisse fur andere Transaktionen

� Dauerhaftigkeit (durability): als Sicherung, dass nach Beendigung oder Bestatigung einerTransaktion alle Anderungen erhalten bleiben.

Um konkurrierende Aktionen auf ein und denselben Datensatz in eine gesicherte Transakti-onsumgebung einzubetten, sollen die Designdaten als Entity-Beans innerhalb eines EnterpriseApplication Servers ([AW99, Gru00]) realisiert werden.

Ein großer Vorteil von Enterprise JavaBeans ist die deklarative Transaktionsverwaltung. Ohnedieses Feature mussten komplexe APIs wie der Object Transaction Service der OMG oder seinJava Pendant der Java Transaction Service genutzt werden. Die Folge ware auch stark aufge-blahter Code und unflexiblere Objekte. Anderungen an der Transaktionsverwaltung bedingenCode Anderungen und diese wiederum den Durchlauf durch den gesamten Entwicklungszy-klus. Die EJBs dagegen erlauben sowohl die deklarative Transaktionsverwaltung als auch dieexplizite. Letzteres ist notwendig, um mit Komponenten außerhalb des Application Servers ineinen transaktionalen Context zusammen zu arbeiten.

Welche Laufzeit-Transaktionsattribute dem Zugriffsverhalten auf die Designdaten wahrend derSynthese am besten entspricht, soll in der nachsten Forderperiode untersucht werden.

3.F1.5 Veroffentlichungen

3.F1.5.1 Zeitschriften-, Buch und Konferenzbeitrage, Dissertationen 1999–2000

[AMBS99] St. Arlt, U. Markl, R. Bttcher, and G. Scarbata. ADAS - Ein Werkzeug zur au-tomatisierten Layoutgenerierung analoger CMOS-Schaltungen. In Analog 99,Munchen, 18./19.2. 1999.

[GK99] F. Grutzmacher and J. Kampe. Konzepte fur verteilte Elektronik-CAE-Umgebungen am Beispiel eines Werkzeuges zur Unterstutzung des mehrphasi-gen high-level Syntheseablaufs. In 5. ITG/GMM-Diskussionssitzung ‘Entwick-lung von Analogschaltungen mit CAE-Methoden’, pages 70–71, Munchen, Febr.1999. VDI.

[GK01] F. Grutzmacher and J. Kampe. The software support for a structural synthesis ap-proach of analog circuits. In 3rd. International Symposium on Distributed Objectsand Applications DOA‘01, Rome (Italy), Sept. 2001.

[Gru00] F Grutzmacher. Enterprise application server in distributed eda-tools. In SDA2000, Rathen bei Dresden, 13./14. 3 2000.

[Grutm] F. Grutzmacher. Der Einsatz von CORBA in verteilten EDA-Tools. In 2. Work-shop System Design Automation – SDA 99, Rathen bei Dresden, 19/20. April 1999,http://www.inf-technik.tu-ilmenau.de/htlocal/mss/ixveroef.htm.

[HK99] J. Hichert and J. Kampe. A global optimization method and its application to thesizing of analog functional blocks. In Proc. International Workshop on GlobalOptimization Go . 99, Firenze (Italy), Sept. 1999.

[ISP99] R. Izak, G. Scarbata, and P. Paschke. Sound source localization with an Integrate-and-Fire neural system. In Proc. of the 7th International Conference Micro Neuro‘99, Granada, April 1999.


Teilprojekt F1

[Kam99] J. Kampe. Die formale Beschreibung von high-level Syntheseschritten fur ana-loge Systemkomponenten. In Workshop on System Design Automation SDA99,Rathen/Dresden, April 1999.

[Kam00a] J. Kampe. Die fomale Beschreibung des Strukturentwurfs analoger Systemkom-ponenten. In 3. ITG/GI/GMM-Workshop Modellierung und Verifikation, pages199–208, Frankfurt/M., Febr. 2000.

[Kam00b] J. Kampe. High level structural synthesis of analog subsystems - The informa-tion to electrical domain mapping. In Workshop on System Design AutomationSDA2000, pages 71–77, Rathen/Dresden, March 2000.

[Kam00c] J. Kampe. High level structural synthesis of analog subsystems - The informationto electrical domain mapping. In R. Merker and W. Schwarz, editors, SystemDesign Automation: Fundamentals, Principles, Methods, Examples, pages 152–163. Kluwer Academic Publishers, Boston/Dordrecht/London, 2000.

[Kam00d] J. Kampe. A new approach for the structural synthesis of analog circuits. InInternational Workshop on Symbolic Methods and Applications in Circuit Design,pages 33–38, Lisbon/Portugal, Oct. 2000.

[Kam01a] J. Kampe. An analog structural synthesis approach using signal interaction dia-grams. In 3rd. Electronic Circuits and Systems Conference, Bratislava (Slovakia),Sept. 2001.

[Kam01b] J. Kampe. Die elektrische Synthese analoger Schaltungen mit Signal-Wechselwirkungsdiagrammen. In 10. E.I.S.–Workshop: Entwurf IntegrierterSchaltungen, pages 99–104, Dresden, April 2001. VDE-Verlag.

[KH99] J. Kampe and J. Hichert. Ein High-Level Dimensionierungsverfahren fur ana-loge Systemkomponenten am Beispiel der Modulo-Funktion. In 5. ITG/GMM-Diskussionssitzung ‘Entwicklung von Analogschaltungen mit CAE-Methoden’,pages 91–92, Munchen, Febr. 1999. VDI.

[LU99] St. Lange and F.H. Uhlmann. Investigation of the design of a digital SQUIDsensor. In PHYSICA C, 1999.

[MKS+01] J. Muller, J. Kelber, R. Schaffer, M. Kortke, and R. Merker. Hardware accelera-tor for algorithms of tomographic reconstruction and 2d-filtering. In 5th WorldMulti-Conference on Systemics, Cybernetics and Informatics SCI 2001, Orlando(Florida), Juli 2001.

[PC01] M. Ponca and C.Schauer. FPGA implementation of a Spike-based Sound Locali-zation System. In 5th International Conference on Artificial Neural Networks andGenetic Algorihms - ICANNGA2001, Prag (Tschechien), 22.-25. April 2001.

[PG01a] M. Ponca and G.Scarbata. Implementation of Artificial Neurons Using Program-mable Hardware. In Synopsys User Group Conference - SNUG Europe 2001,Munchen, 12.-13. Marz 2001.

[PG01b] M. Ponca and G.Scarbata. Implementierung von Inner Hair Cells auf Basisprogrammierbarer Logik. In Fachtagung fur Informationstechnik, Magedeburg,21./22. Marz 2001.

[Pon00] M. Ponca. How to simple approximate an exponential decay in digital circuits. InNeural Network World 2000, Prag(Tschechien), Juli 2000.

[PS00] M. Ponca and C. Schauer. Hardware implementation of auditory neuron models.In Simulation, Application and Neuromorphic Implementation of Spiking NeuralSystems Workshop, Ilmenau, Oktober 2000.

[RG01] A. Rummler and G.Scarbata. Evolution als Optimierungsprozeß - Prinzip undAnwendung beim Entwurf elektronischer Schaltungen. In Fachtagung fur Infor-mationstechnik, Magedeburg, 21./22. Marz 2001.


3.F1-33

[Tro00] Karsten Trott. Verteiltes Werkzeug zur Funktionsblocksynthese analoger Synthe-se. Promotion, TU Ilmenau, FG: ESS, 2000.

3.F1.5.2 SFB-Berichte und Diplomarbeiten 1999–2001

[ABK+98] S. Arlt, R. Bottcher, J. Kampe, G. Scarbata, and S. Triebel. AutomatisierterEntwurf analoger und kombiniert analog-digitaler Baugruppen. ZwischenberichtTeilprojekt F1 des SFB 358, 1998.

[Lan01] Th. Landrock. Aufbau, Programmierung und Erprobung eines Gerates zur Funk-tionskontrolle von CO2-Insufflatoren. Diplom, TU Ilmenau, FG: ESS, 2001.

[Ric99] M. Richter. Spezifikation und Implementation eines generischen Moduls fur Test-und Debug-Fahigkeit nach IEEE 1149.1. Diplom, TU Ilmenau, FG: ESS, 1999.

[Ric01] S. Richter. Entwicklung von Standardzellen fur einen Memory-Generator auf derBasis der SOI-Technologie CJ10HS. Diplom, TU Ilmenau, FG: ESS, 2001.

[Sch99] A. Schlegel. Einsatz von funktionalen VHDL-Modellen f’ur die Verifikation kom-plexer USB-IP-Module. Diplom, TU Ilmenau, FG: ESS, 1999.

[Str99] J. Stromer. Schaltungsbibliothek zur Realisierung von AD- und DA-Umsetzernauf einem Analog-Array. Diplom, TU Ilmenau, FG: ESS, 1999.

[Tro99] K. Troster. Konzeption und Implementation eines IEEE 1394 Link-Layer-Controller-Cores. Diplom, TU Ilmenau, FG: ESS, 1999.

3.F1.5.3 Zitierte Literatur und eigene Literatur vor 1999

[AO96] F. Andres and K. Ono. Phasme The Application-oriented DBMS. in proc. 6thPCW, November 1996.

[AW99] S. Asbury and S. Weiner. Developing Java enterprise applications. Wiley Com-puter publishing, 1999.

[BBM96] L. Benini, A. Bogliolo, and G. De Micheli. Distributed EDA tool integration: thePPP paradigm. Proceedings of the 1996 International Conference on ComputerDesign (ICCD ’96), 1996.

[BHG87] P. A. Bernstein, V. Hadzilacos, and N. Goodman. oncurrency Control and Recoveryin Database Systems. Addison-Wesley, 1987.

[BKM98] R. Bottcher, K. Kelber, and A. Mogel. Systematischer Entwurf eines programmier-baren, zeitdiskreten Chaosgenerators. In 43.IWK, Ilmenau, 1998.

[CL98] Akmal B. Chaudri and Mary Loomis. Object Databases in Practice. Prentice Hall,1998.

[GH99] M. Gesmann and T. Harder. Supporting Parallel Navigation in Object-RelationalDBMSs. University of Kaiserslautern, 1999.

[Har97] Dennis Ray Harmon. Ees Need IT for EDA. ISD Magazine, January 1997.[HF97] N. C. Horta and J. E. Franca. Algorithm-driven synthesis of data conversion archi-

tectures. IEEE Trans. Computer-Aided Design, 16(10):1116–1135, Oct. 1997.[HHP97] J. Hichert, A. Hoffmann, and H. X. Phu. Convergence speed of an integral method

for computing the essential supremum. In I. M. Bomze, T. Csendes, R. Horst, andP. M. Pardalos, editors, Developments in Global Optimization. Kluwer AcademicPublishers, Dordrecht, Boston, London, 1997.

[Kam98a] J. Kampe. High level modeling of an analog modulo operator. In IONS’98 Imple-mentation Of spiking Neural Systems, TU Ilmenau, Nov. 1998.


Teilprojekt F1

[Kam98b] J. Kampe. A new methodology for the structural synthesis of analog blocks. InIONS’98 Implementation Of spiking Neural Systems, TU Ilmenau, Nov. 1998.

[KS93] J. Kampe and G. Scarbata. Automatisierbare Synthesemethoden fur analoge Sy-stemkomponenten. In 6. E.I.S.-Workshop, Tubingen, 25.–26. 11. 1993.

[KSW95] N. Kiesel, A. Schuerr, and B. Westfechtel. GRAS, a graph-oriented (software)engineering database system. In Information Systems, vol. 20 no. 1 1995.

[Mor00] Michael Morrison. XML Unleashed. SAMS Publishing, 2000.[Pop00] Alan Pope. The CORBA Reference Guide. Addison-Wesley, 2000.[SN97] M. D. Spiller and A. Newton. EDA and the Network. 1997 IEEE/ACM Internatio-

nal Conference on Computer Aided Design, 1997.[SN99] M. C. Scott and D. Nicolaescu. Towards a Streamlined Distributed Design Envi-

ronment. http://www.azstarnet.com/ scottmc/dde678c.htm, 1999.[UHW98] Klaus-Dieter Schmatz Uwe Hohenstein, Regina Lauffer and Petra Weikert. Objek-

torientierte Datenbanksysteme. Vieweg, 1998.

Documents

3.F1 Teilprojekt F1: Automatisierter Entwurf analoger und kombiniert …web.eah-jena.de/~kampe/projects/SFB-F1-Bericht99-01.pdf · 2001-10-10 · 3.F1-4 Automatisierter Entwurf analoger