Modulares Rapid Prototyping System
Für die prototypische Implementierung hochkomplexer mikroelektronischer Schaltungen haben wir am Heinz Nixdorf Institut (Fachgebiet Schaltungstechnik, Prof. Dr.-Ing. Ulrich Rückert) das Rapid-Prototyping-System RAPTOR2000 entwickelt. Es verfügt über alle wichtigen Komponenten, um Schaltungs- und Systementwürfe mit einer Komplexität von mehr als 100 Millionen Transistoren zu realisieren.
Raptor2000 Basisplatine mit FPGA-Erweiterungsmodul DB-VS
Konzept
Das RAPTOR2000-System verfolgt einen modularen Ansatz, der eine Basisplatine und diverse Erweiterungsmodule vorsieht. Die Kopplung des Systems an einen Hostrechner erfolgt über eine leistungsfähige PCI-Bus-Schnittstelle.
Sechs Modulsteckplätze, die jeweils über 456 Signalleitungen mit der Basisplatine verbunden sind, können variabel bestückt werden. Jedes Modul wird im systeminternen Multi-Master-Bussystem als eigenständiger Teilnehmer verwaltet. Über diese Schnittstelle findet sowohl die Kommunikation zwischen den Modulen als auch die Kommunikation mit dem Host statt. Ein Broadcast-Bus ermöglicht die gleichzeitige Übertragung von Daten an mehrere Module. Zusätzlich bietet jeder Modulsteckplatz frei konfigurierbare Signalverbindungen zu den benachbarten Modulen mit einer Bandbreite von mehr als 1 GByte/s.
Blockschaltbild der RAPTOR2000-Basisplatine
Skalierbarkeit durch den Einsatz neuer Module
Für die Emulation mikroelektronischer Schaltungen stehen universell einsetzbare, FPGA-basierte Erweiterungsmodule zur Verfügung. Die modulare Bauweise des Systems ermöglicht es dem Anwender, durch den Einsatz neuer Module schnell und kostengünstig aktuelle Technologien in das System zu integrieren. Neben rekonfigurierbaren Logikressourcen stehen dem Anwender unter anderem eingebettete Prozessoren, statischer und dynamischer Speicher sowie eine Vielzahl von Kommunikationsschnittstellen zur Verfügung.
FPGA-Module werden bequem und schnell über den PCI-Bus konfiguriert. Der in Hardware implementierte Konfigurationsalgorithmus unterstützt auch die partielle Rekonfiguration im Betrieb. Zur komfortablen Steuerung des RAPTOR2000-Systems steht eine Softwareumgebung für die Administration des Gesamtsystems und die Konfiguration der Module zur Verfügung. Bei der Konzeption des RAPTOR2000-Systems wurde besonderes Augenmerk auf die einfache Entwicklung neuer Module gelegt, so dass es auch dem Anwender möglich ist, das System mit geringem Aufwand zu erweitern, und die entwickelten Schaltungen über den PCI-Bus an einen Hostrechner anzubinden.
