Inhalt

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   Einleitung
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   Inhaltlicher/Thematischer Überblick
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  Motivation/Ziele
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   Erstellung eines flexiblen, feingranularen DPR-Systems
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   Erzeugung homogener Designstrukturen für FPGAs
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   Erhöhung der Fehlertoleranz eines FPGA-basierten Systems
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   Aufbau der Arbeit
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  Grundlagen zu FPGAs
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  Einordnung in und Vergleich mit bekannten Bauteilgruppen
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   Einordnung in bekannte Bauteilgruppen
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   Vergleich von FPGA und ASIC
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   Vergleich von FPGA und Prozessor
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   Struktureller Aufbau eines FPGAs
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   Basisblöcke eines FPGAs
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   Verdrahtungsinfrastruktur
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   Konfigurationsspeicher eines FPGAs
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   Konfigurationsarten eines FPGAs
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   Anwendungsgebiete
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  Dynamisch partielle Rekonfiguration von FPGAs
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   Einführung
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   Vor- und Nachteile
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   Analyse und Anwendungen
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  Xilinx FPGA-Familien
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   V4
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   V5
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   V6
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   Spartan-6
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   7-Serie und Zynq-7000
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   Gegenüberstellung der FPGA-Familien
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  Konfiguration eines Xilinx FPGAs
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   Konfigurationsspeicher
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   Konfigurationsschnittstellen
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   Konfigurationsablauf
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   Dynamisch partielle Rekonfiguration eines Xilinx FPGAs
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  Kommunikationsinfrastrukturen in DPR-Systemen
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   Eigenschaften der Kommunikationsinfrastruktur
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   Typen der Kommunikationsinfrastruktur
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   Grob- und feingranulare DPR-Systeme
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   Rekonfigurationsarten
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   Xilinx
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   ReCoBus und GoAhead
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   OpenPR
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   DREAMS
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   INDRA
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   INDRA 2.0
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   Vergleich der Ansätze
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   Zusammenfassung
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  DHHarMa: Automatisierte Erzeugung homogener Strukturen für FPGAs
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   Anwendungsgebiete mit homogenen Designanforderungen
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   DPR-Kommunikationsinfrastrukturen
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   Time-to-Digital-Converter
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   Entwurfsablauf
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   Xilinx-basiertes Frontend
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   DHHarMa Backend
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   Xilinx Design Language
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   XDL-Report
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   XDL-Design-Datei
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  HDL-Bibliothek für DPR-Kommunikationsinfrastrukturen
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   Kommunikationsprotokoll Encapsulated Wishbone Bus
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   Ein- und zweidimensionale Kommunikationsinfrastrukturen
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   Komponenten der Bibliothek
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   DPR-Systempartitionierungen
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   FPGA-Ressourcenbedarf
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   Softwarekomponenten des DHHarMa Backends
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   Xilinx FPGA-Datenbanken
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   Parser
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   Packer
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   Placer
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   Router
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   XDL Writer
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  Auswertung
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   FPGA-Datenbanken
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   Platzierungsalgorithmen
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   DPR-Kommunikationsinfrastrukturen
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   Time-to-Digital-Converter
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   Zusammenfassung
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  Einsatz von FPGAs in Umgebungen mit Strahlung
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   Strahlung in unterschiedlichen Umgebungen
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   Kosmische Strahlung
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   Terrestrische Strahlung
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   Eigenschaften von Strahlung
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   Physikalische Effekte durch Strahlung
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  Kategorisierung der physikalischen Strahlungseffekte
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   Single-Event Effects (SEEs)
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   Kumulative Effekte
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   Auswirkung der Strahlungseffekte auf FPGAs
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   SEU/MCU/MBU Effekte
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   SET Effekte
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   SEL und SEGR Effekte
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   Kumulative Effekte
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  Abschwächungsverfahren zur Behandlung der Strahlungseffekte
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   Fehlermodelle
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   Redundanzverfahren
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   Fehlererkennung und -korrektur
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   Speicher-Scrubbing
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  Anwendung und Analyse der Abschwächungsverfahren
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   Zuverlässigkeitsmetriken
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   Strahlungsabschätzung
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   SRAM-basierte FPGAs
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   Flash- und Antifuse-basierte FPGAs
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   Strahlungstolerante und -gehärtete FPGAs
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   Xilinx
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   Atmel
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   Microsemi
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   Anwendungsbereiche
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   Terrestrische Anwendungsbereiche
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   Kosmische Anwendungsbereiche
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   Zusammenfassung
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   Evaluation der Ziele
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   Demonstrator für dynamisch rekonfigurierbare Verarbeitungsmodule
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   Übersicht über die DRPM-Hardware
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   Systemarchitektur des DRPMs
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   Verarbeitungsmodul PR-FPGA
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   Kommunikationsmodul DB-SPACE
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   Systeminitialisierung
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   Systemvarianten des DRPMs
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   Realisierung des INDRA 2.0 DPR-Systems
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   Externer Rekonfigurationskontroller
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   Interner Rekonfigurationskontroller
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   Multi-Port Memory Controller
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   Kommunikation im DPR-System des PR-FPGAs
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   PR-Module
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   Fast Fourier Transform
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   Finite Impulse Response
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   Bildfilter
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   Verfahren zur Erhöhung der Fehlertoleranz
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   Behandlung von Single-Event Effects
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   Behandlung von permanenten Fehlern
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   Zusammenfassung
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   Zusammenfassung und Ausblick
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   Ausblick
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   Abbildungsverzeichnis
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   Tabellenverzeichnis
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   Abkürzungsverzeichnis
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   Referenzen
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   Eigene Veröffentlichungen
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   Betreute Arbeiten
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  Anhang
•  
  DPR
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   Xilinx Konfigurationsdatei
•  
   Xilinx Konfigurationssequenzen
•  
   Kodierung des Konfigurationsmodus
•  
  DHHarMa
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   Xilinx Vivado
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   DXF
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   Simulated Annealing
•  
   HDL-Bibliothek für Kommunikationsinfrastrukturen
•  
   Auswertung
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  Evaluation
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   Datenübertragungsraten SHRC
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   Initiale Konfiguration des SpaceWire-RTCs
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   PR-Module
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   OLT(RE)²