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Informatik

Paralleler Logiksimulator in Kooperation mit IBM entwickelt

Auf Anregung von Prof. W.G. Spruth begannen 1994 in der Abteilung Technische Informatik des Instituts für Informatik (IfI) Arbeiten zur parallelen Logiksimulation im Rahmen des Mikroprozessor-Designs. Die Logiksimulation als spezielle Verifikationsmethode dient dazu, Entwurfsfehler vor der Entwurfsrealisierung zu erkennen. Dabei kann die Simulation eines Zeitintervalls des realen Verhaltens einer komplexen Prozessorstruktur mit mehreren Millionen Transistoren pro Chip durchaus das 106 fache dieser Zeit benötigen. Eine signifikante Reduzierung der Laufzeit relevanter Simulationen ist vor dem Hintergrund der Einhaltung vertretbarer Prozessorentwicklungszeiten unabdingbar.

Mit diesem Ziel entwickelten und realisierten wir in enger Zusammenarbeit mit den IBM Laboratorien in Böblingen (K. Lamb, H.-W. Anderson, H. Zudrell) und Austin (W. Roesner, D. Zike, Th. Burnett) eine Methode zur Parallelisierung des Logiksimulators TEXSIM (D. Zike) für lose gekoppelte IBM SP Parallelrechner. In ersten Experimenten erreichte die seit kurzem verfügbare Implementierung von parallelTEXSIM (D. Döhler) eine überzeugende Beschleunigung der Simulation eines Prozessormodells der IBM 390 Architektur mit ca. 2.7 Millionen logischen Gattern und elementaren Speicherelementen. Der praktische Einsatz von parallelTEXSIM bei IBM steht unmittelbar bevor.

Die Simulatorentwicklung ist eingebettet in das DFG-Projekt "Partitionierungsalgorithmen für Modelldatenstrukturen zur parallelen compilergesteuerten Logiksimulation" (Prof. W.G. Spruth, Dr. K. Hering, Dr. R. Haupt, U. Petri). Im Rahmen dieses Projekts erfolgt die Entwicklung, Untersuchung und Implementierung der für die parallele Simulation erforderlichen Algorithmen zur Modellpartitionierung.

Die Kooperation mit IBM in Kombination mit dem DFG-Projekt schafft ein kreatives Umfeld für die Einbeziehung von Studenten in aktuelle, anwendungsbezogene Forschungsarbeiten. Wir sind bestrebt, Arbeitslinien aufzubauen, die ausgehend von dem im Studienplan verankerten Berufspraktikum über Projekttätigkeit bis zur Diplomarbeit führen. Diese Strategie findet ihre Konkretisierung in einer Reihe laufender sowie bereits abgeschlossener Praktikums- bzw. Diplomarbeiten (D. Döhler, H. Hennings, J. Löser, H. Mühlstein, R. Reilein, H. Schulze, Th. Siedschlag).

Zur Intensivierung der Zusammenarbeit hat die Firma IBM der Universität Leipzig einen IBM 7013-595 Power-Server Rechner als Leihgabe zur Verfügung gestellt. Diese Maschine verkörpert das Spitzenmodell der IBM RS/6000 Produktlinie. Sie ist mit 2 GigaByte Hauptspeicher und 54 GigaByte Plattenspeicher ausgerüstet. Damit ist es möglich, Partitionierung und Simulation aktueller Mikroprozessormodelle mit bis zu 20 Millionen Transistoren in Leipzig durchzuführen. Zusätzlich gestattet ein integrierter ATM-Adapter (Asynchronous Transfer Mode) die Einbeziehung des Servers in Experimente zur Workstation-Kopplung im Rahmen des Forschungsschwerpunktes "Hochgeschwindigkeitsnetze" (Prof. W.G. Spruth, Dr. K. Hänßgen).

K.Hering