Embedded Systems Computer Architecture an der Karlsruher Institut für Technologie

Karteikarten und Zusammenfassungen für Embedded Systems Computer Architecture an der Karlsruher Institut für Technologie

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Field Programmable Gate Arrays (FPGA)

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Application Specific Instructionset Processor (ASIP)

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Network-on-Chip

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Bus types

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GPU principle

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OpenMP

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Digital signal processor (DSP)

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Microcontroller reaction to events

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Microcontroller Periphery

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Microcontroller Memory

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Genera purpose processor real time

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System-on-Chip (SoC)

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Embedded Systems Computer Architecture

Field Programmable Gate Arrays (FPGA)

  • Predefined logic gates that get customized
  • LUTs realize Boolean function (CLB, configurable logic block)
  • CLBs connected through Programmable switch matrix (PSM) that can be customized
  • Today FPGA have additional units for dedicated tasks (multiplyer)

Embedded Systems Computer Architecture

Application Specific Instructionset Processor (ASIP)

  • Use standard processor architecure and adapt to own needs
  • Introduce custom execution units and instructions for using those

Embedded Systems Computer Architecture

Network-on-Chip

Connect each component with a NOC router that control transmission

  • Packet oriented (transmit packetes)
  • Connection-oriented (Open full connection)

Embedded Systems Computer Architecture

Bus types

  • Serial
  • Parallel

On Chip: AMBA AHB, APB (high speed, low speed) ➔ One master slave communication

Embedded Systems Computer Architecture

GPU principle

  1. Strip down CPU to simple Fetch/Decode, ALU and Register set
  2. Use SIMD approach to pack multiple ALUs and Contexts to one Fetch Decode unit (Called Core)
  3. Use multiple context sets for hardware supported context switching to prevent stalls
  4. Use many of those cores in parallel

Embedded Systems Computer Architecture

OpenMP

Set of compiler directives & library functions for parallelization on thread and loop level ➔ Accelerated development, high portability BUT data dependencies not recognized

Embedded Systems Computer Architecture

Digital signal processor (DSP)

  • Data flow dominated code
  • Parallization possible 
  • Rregular operations on multidimensional data fields
  • High throughput

➔ Parallel instructions (Multiply & Accumulate), Zero overhead loops

Embedded Systems Computer Architecture

Microcontroller reaction to events

  • Polling
  • Interrupt
    • ISR

Embedded Systems Computer Architecture

Microcontroller Periphery

  • General Purpose Input/Output (GPIO)
  • ADC
  • PWM
  • Counter/Timer
  • Watchdog

Embedded Systems Computer Architecture

Microcontroller Memory

  • PROM
  • EPROM
  • EEPROM
  • Flash-EEPROM

Embedded Systems Computer Architecture

Genera purpose processor real time

Hard realtime requirements nor reliably fullfillable due to branch prediction and other optimizations leading to different execution times

Embedded Systems Computer Architecture

System-on-Chip (SoC)

Combine different parts of the logic onto one chip and use predefined IP blocks

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