Self-Adaptive Hardware/Software Reconfigurable Networks - Concepts, Methods, and Implementation
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Embedded networks are systems that consist of communicating nodes specialized for certain purposes. Typically, these systems underly constraints such as fault-tolerance, availability but also flexibility. This thesis presents a novel framework for increasing fault-tolerance and flexibility by separating functionality from structure. Based on Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs) in combination with a CPU, the presented methodology allows that tasks implemented in hardware or software can migrate from one node to another in case of a node defect. If not enough hardware/software resources are available the online methodology allows that functionality can change its implementation style at runtime, i.e. a task can either run in hardware or software respectively.
Abstract
Eingebettete Netzwerke sind Systeme, die aus kommunizierenden Knoten bestehen, welche für bestimmte Aufgaben spezialisiert sind. Typischerweise unterliegen diese Systeme Randbedingungen wie Fehlertoleranz, Verfügbarkeit aber auch Flexibilität. Aus diesem Grund stellt diese Arbeit eine Methodik vor, welche die Fehlertoleranz und Flexibilität durch eine Trennung der Funktionalität von der Struktur steigert. Basierend auf einer Kombination aus Field-Programmable Gate Array (FPGAs) und CPU ermöglicht die vorgestellte Methodik, dass Software- wie auch Hardware-Tasks im Fall eines Ressourcedefekts zwischen Knoten migrieren können. Wenn nicht ausreichend Hardware/Software-Ressourcen vorhanden sind, kann zur Laufzeit die Implementierungsart geändert werden, Tasks können also entweder auf Hardware- oder Software-Ressourcen laufen.
