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GALS-Interface für die Integration komplexer digitaler Systeme (GALAXY) 2 A n n u A l R e p o R t 2 0 0 9 A u S G e w ä H L t e p r o J e K t e – S e L e C t e d p r o J e C t S Dieses Projekt nutzt einen technologischen Ansatz, bei dem die EU dank früherer europaweiter Förderung derzeit weltweit führend ist. Wir stellen hier ein integriertes GALS (Global Asynchron, Lokal Synchron)-Design-Flow vor, das zusammen mit neuen Network-on-Chip-Funktionen das Design von eingebetteten Systemen für einen signifikanten Teil von Aufgaben wesentlich vereinfacht. Unser Ziel ist es, bestehende Hindernisse für die Einführung der GALS-Technologie durch ein Interface zwischen den bestehenden frei verfügbaren und kommerziellen CAD-Tools, das die Entwicklung von heterogenen Systemen auf den verschiedenen Abstraktionsebenen unterstützt, zu beseitigen. In dem Projekt wird die Fähigkeit des GALS-Ansatzes zur Lösung von Problemen der System-Integration untersucht. Durch die Implementierung eines komplexen drahtlosen Kommunikationssystems in einem hoch entwickelten 40-nm-CMOS-Prozess werden sowohl die geringe elektromagnetische Interferenz als auch die inhärenten Low-Power-Eigenschaften sowie die Robustheit gegenüber Prozessvariationen bei Geometrien im Nanobereich untersucht. Im Rahmen dieses Projekts konzentrierte sich das IHP auf die Untersuchung der Reduzierung der elektromagnetischen Interferenz durch den GALS-Ansatz. In diesem Zusammenhang wurde zunächst ein CAD-Werkzeug erarbeitet, mit dessen Hilfe die elektromagnetische Interferenz für GALS-Systeme und für synchrone Systeme im Zeit- und Frequenzbereich auf einem sehr abstrakten Niveau modelliert werden kann. Eine Momentaufnahme bei der Anwendung dieses Tools ist in Abb. 3 zu sehen. GALS Interface for Complex digital System Integration (GALAXy) this project builds on a technological approach in which the eu currently has world leadership, thanks to previous pan-european funding. Here, we present an integrated GAlS (Globally Asynchronous, locally Synchronous) design flow, which, together with novel network-on-Chip capabilities, considerably simplifies embedded system design for a significant class of problems. We aim to remove existing barriers to the adoption of the technology by providing an interoperability framework between the existing open and commercial CAD tools that supports development of heterogeneous systems at the different levels of abstraction. the project evaluates the ability of the GAlS approach to solve system integration issues and, by implementing a complex wireless communication system on an advanced 40 nm CMoS process, to explore the low electromagnetic interference (eMI) properties, inherent low-power features and robustness to process variability problems in nanoscale geometries. In the context of this project IHp was focused on exploring the eMI reduction using the GAlS approach. In this respect, we have first built a CAD tool able to model eMI in timing and frequency domain for GAlS and synchronous systems on a very abstract level. one snapshot of this tool application is shown in Fig. 3.
A u S G e w ä H L t e p r o J e K t e – S e L e C t e d p r o J e C t S Abb. 3: CAD-Werkzeug für die Modellierung der elektromagnetischen Interferenz in digitalen Systemen. Fig. 3: CAD tool for modeling eMI in digital systems. Basierend auf dem Taktverhalten war es möglich, mit diesem Tool das aktuelle Profil jedes modellierten Systems sowohl im Zeit- als auch im Frequenzbereich zu analysieren. Die Ergebnisse wurden verglichen mit den entsprechenden synchronen Lösungen einschließlich Lösungen mit geringer elektromagnetischer Interferenz. Es wurde festgestellt, dass im Vergleich zu synchronen Designs eine Verringerung von bis zu 25 dB bei Anwendung des GALS-Verfahrens mit geringer elektromagnetischer Interferenz erreicht werden kann. Based on the clock behavior and using our tool, we were able to analyze the current profile of each modeled system, both in frequency and in time domain. the results were compared with the synchronous counterparts including low-eMI solutions. As a result, a reduction of up to 25 dB can be achieved when applying a low-eMI GAlS methodology in comparison to the synchronous designs. A n n u A l R e p o R t 2 0 0 9
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