【虹86讲：数据流图模型在软硬件协同设计中的应用探讨】“咚咚咚”“谁？”过了很久……“Java”
你对软硬件了解多少？
它们之间又是通过什么样的模型紧紧联系在一起的？
想知道吗？
那就跟随着朱雪阳博士的脚步一起来一探究竟！
2017年11月15日下午2：30，由研究生院/研究生工作部主办、信息学院承办、研究生科学技术协会协办的“虹”学讲堂第八十六讲在校本部东院雁塔校区雁博园4楼学术创新活动中心第一报告厅顺利举办。朱雪阳博士作了题为“数据流图模型在软硬件协同设计中的应用探讨”的报告，我校相关学院共计100余名研究生参加了此次讲座。
报告分为三个部分：
为什么需要模型、
如何在开发过程中使用模型、
一种适用于软硬件协同设计的模型--同步数据流图。
为什么需要模型？
应对性能问题的传统方法：基于测量的方法，往往在代码实现后才会考虑make it run，make it run right，make it run fast（即程序跑起来，跑正确，跑快点）
然而实践经验表明，有些性能问题既不能通过代码的性能调优加以解决，也不能通过增加硬件得到改善，例如：数据流图描述的系统中，环限制了系统的吞吐量，很多情况下，性能问题是由于体系结构或设计因素造成的，而不是低效的编码引起的。
由于性能问题在开发过程的早期已经被引入，所以到集成测试或更晚的时候才予以考虑，为时太晚 ，因此在系统开发的早期，利用模型对性能进行分析与优化。
如何在开发过程中使用模型？
1、模型，即建模，将设计用模型表达，进一步清晰思路；
2、调度，根据应用有无死锁，存储是否有界，是否满足资源约束来分析、优化寻找好的调度方案及仿真等；
3、综合（合成），即考虑逻辑模型重用性，软硬件可解耦性；
4、代码，在平台上敲入代码，实现预期的功能。
使用模型为可预测、可重用的设计提供支持，并且与测试互补来提高系统的可靠性。
一种适用于软硬件协同设计的模型--同步数据流图
朱雪阳博士通过两个小例子，引出了同步数据流模型的概念。同步数据流模型(SDF, Synchronous Data Flow)被广泛用于数字信号处理(DSP)、音频视频等流媒体、大规模集成电路、以及其它数据驱动系统的设计。如商业工具中的Labview, Simulink, Gedea, …以及学术工具中的Ptolemy (UCB), StreamIT(MIT), SDF3(TUE), iDFOS(ISCAS)等。
同步数据流图的典型应用
CD (compact disk)to DAT(digital audio tape)：
Digital audio tape (DAT) technology operates at a sampling rate of 48 kHz, while compact disk (CD) players operate at a sampling rate of 44.1kHz. Interfacing the two, for example, to record a CD onto a digital tape, requires a sample rate conversion.
Mobile satellite receiver(block diagram)
Mobile satellite receiver(SDF)
An SDF of a modem(2400 bps, 600 baud)
同步数据流图的特点优势
（1）数据驱动
Parallel：节点之间的依赖关系仅体现在数据依赖上，只要输入数据足够，节点即可执行；设计人员无需关心并行性问题，可由算法探索。
Predict design：①静态分析；②考虑无死锁 (deadlock-free)检测；③内存有界性(memory boundedness)检测；④响应时间、吞吐量等性能指标检测；⑤存储、处理器等资源约束检测；⑥进行优化（资源利用、性能要求）。
（2）静态调度：减少运行时的调度开销。
在这里朱雪阳博士强调了两个优化技术：技术一是重定时（retiming），retiming function r:V → Z r(X)=1, r(X)=1, r(+)=1, r(sqrt)=0,不改变应用的功能；技术二是展开（unfolding）同时考虑应用的f次执行,不改变应用的功能。
同步数据流图的局限性与扩展
（1）局限性：无法描述控制流。包括state-dependent，data-dependent。
（2）扩展：包括cyclo-static dataflow(CSDF)，dynamic dataflow(DDF), heterogeneous modeling
最后朱雪阳博士分析部分数据流模型表达能力关系，指出表达能力越强，其可分析行越弱。
Nov.16
供稿：李香云
供图：李香云
编辑：王明
审核：杜梦 吴娟
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