Designa utforskning av rymden

Design Space Exploration (DSE) avser systematisk analys och beskärning av oönskade designpunkter baserat på parametrar av intresse. Medan termen DSE kan tillämpas på alla typer av system, hänvisar vi till elektroniska och inbyggda systemdesign i den här artikeln.

Med tanke på den komplexa specifikationen av elektroniska system och mängden designval som sträcker sig från val av komponenter, antal komponenter, driftsätt för var och en av komponenterna, kopplingar mellan komponenterna, val av algoritm, etc.; Designbeslut måste baseras på en systematisk utforskningsprocess. Utforskningsprocessen är dock komplex på grund av en mängd olika sätt på vilka samma funktionalitet kan implementeras. En kompromissanalys mellan var och en av implementeringsalternativen baserad på en viss parameter av intresse utgör grunden för DSE. Parametrarna av intresse kan variera mellan olika system, men de vanligaste parametrarna är effekt, prestanda och kostnad. Ytterligare faktorer som storlek, form, vikt etc. kan vara viktiga för vissa handhållna system som mobiltelefoner och surfplattor. Med ökande användning av mobila enheter blir energi också en vanlig optimeringsparameter tillsammans med kraft och prestanda.

På grund av komplexiteten i prospekteringsprocessen, forskare ^{[ enligt vem? ]} har föreslagit automatiserad DSE där prospekteringsmjukvaran kan fatta beslut och komma fram till den optimala lösningen. Det är dock inte möjligt att ha en automatiserad DSE för alla typer av system och därför finns det halvautomatiska metoder för DSE där designern måste styra verktyget efter varje iteration mot konvergens. Eftersom utforskningen är en komplex process som tar lång beräkningstid, har forskare utvecklat prospekteringsverktyg som kan ge en ungefärlig analys av systemets beteende på en bråkdel av tiden jämfört med exakt analys. Sådana verktyg är mycket viktiga för snabb jämförelse av designbeslut och blir viktigare med ökande komplexitet i design.

För att förenkla komplexiteten hos DSE har forskare ständigt strävat efter att höja abstraktionerna av komponent- och systemdefinition för att kunna tillgodose större och komplexa system. Till exempel, istället för att modellera ett digitalt system på transistor- eller grindnivå, har det gjorts försök att använda RTL eller beteendemodellering. Ytterligare högre abstraktioner som SystemC eller blockdiagrambaserad modellering används också beroende på systemkraven. Modellering vid högre abstraktioner möjliggör snabb utforskning av olika designval för implementering på lägre nivå.

Möjligheten att arbeta på designkandidaternas utrymme gör DSE användbar för många tekniska uppgifter, såsom snabb prototypframställning, optimering och systemintegration.

Se även