Bergmann, Clemens (2021):
Implementierung und Evaluation einer virtuellen FPGA-Architektur. (Publisher's Version)
Darmstadt, Technische Universität, DOI: 10.26083/tuprints-00011568,
[Bachelor Thesis]

Abstract

FPGAs werden in der Industrie zu vielen Zwecken verwendet. Ein großer Anwendungsfall ist der Bereich des rapid prototyping. Außerdem werden sie immer dort eingesetzt, wo sich Anwendungsfälle schnell ändern können, aber eine Softwarelösung zu langsam wäre. Ein weiteres Feld sind kleine Stückzahlen von Spezialhardware, bei denen die Kosten von speziellen Prozessoren zu groß wären. Bei all diesen Fällen ist es sinnvoll, FPGAs einzusetzen. Bei einigen dieser Fälle muss sich aber die Hardware im laufenden Betrieb ändern. Denkbar wäre zum Beispiel eine in einem FPGA implementierte Firewall. Dabei wäre es sinnvoll, wenn diese im laufenden Betrieb Analyselogik nachladen könnte. Diese Möglichkeiten bieten partiell rekonfigurierbare FPGAs. Sie ermöglichen es einen Teil des FPGAs zu konfigurieren während andere Teile unberührt bleiben. Diese Technik ist noch relativ neu und nicht sehr gut erforscht. Zum Zwecke der Forschung und auch der Ausbildung zukünftiger FPGA-ExpertInnen braucht man einen FPGA, der vollständig dokumentiert und verstanden ist und den man während der Arbeit genau analysieren kann. Die Komplexität des Themas FPGA ließ es als unrealistisch erscheinen, einen wirklichen FPGA zu erstellen der ähnlich aufgebaut ist wie „normale“ FPGAs und den man bis in alle Details beobachten kann. Ziel dieser Arbeit ist es einen solchen FPGA zu erstellen, der in VHDL spezifiziert ist und somit „virtuell“ auf einem echten FPGA implementiert und getestet werden kann.

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