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2019 | Book

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Modellierung und Transformation digitaler Schaltungen mittels Digital Circuit Petri Nets

Author: Christoph Brandau

Publisher: Springer Fachmedien Wiesbaden

Part of: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik" , Springer Professional "Wirtschaft"

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About this book

Christoph Brandau entwirft und verifiziert digitale Schaltungen unter der Verwendung von Petri-Netzen. Die Generierung einer Hardwarebeschreibung erfolgt dabei durch eine neu eingeführte Transformation des gesamten Petri-Netz-Modells. Die Hauptbestandteile der Studie sind die Definition der Digital Circuit Petri Nets inklusive der Beschreibung von Ein- und Ausgängen, die Einführung von Subnetzen zur Unterteilung und Wiederverwendung von modellierten Netzen und eine Beschreibung des gesamten formalisierten Transformationsprozesses von der Modellierung bis zur endgültigen Hardwarebeschreibung. Die Aufteilung in Schritte und Strategien ermöglicht eine Erweiterung des Prozesses. Des Weiteren erläutert der Autor das Tool Logical PetriNet, in dem der gesamte Ablauf der Schaltungsgenerierung abgebildet ist und zusätzliche Funktionen zur Validierung des Prozesses implementiert sind.

Der Autor:

Christoph Brandau studierte Informationstechnologie an der Bergischen Universität Wuppertal. Er ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Automatisierungstechnik/Informatik, wo er auch promovierte. Er hält außerdem die Vorlesung über Grundzüge der Informatik, Programmierung in C.

Table of Contents

Frontmatter
Kapitel 1. Einleitung
Zusammenfassung
Zum Verständnis der Wichtigkeit neue Methoden und Werkzeuge für den Entwurf digitaler Schaltungen zu geben, beginnt diese Arbeit mit dem zeitlichen Verlauf des digitalen Schaltungsentwurfs. Ein besonderes Augenmerk wird auf den Transistor gelegt, da er das grundlegende Element dieser Schaltung ist. Im Jahre 1947 wurde in den Bell Laboratories der erste funktionierende Transistor entwickelt.
Christoph Brandau
Kapitel 2. Grundlagen und Stand der Technik
Zusammenfassung
Zum besseren Verständnis dieser Arbeit werden im Folgenden die benötigten Grundlagen zu Petri-Netzen und digitalen Schaltungen erläutert. Weiterhin wird auf Hardwarebeschreibungssprachen und die Funktionsweise endlicher Automaten eingegangen. Daraufhin erfolgt die Diskussion des Stands der Technik zur Abgrenzung dieser Arbeit gegenüber bisherigen Forschungsvorhaben.
Christoph Brandau
Kapitel 3. Digital Circuit Petri Nets
Zusammenfassung
Für die spätere Transformation reicht die im letzten Kapitel gegebene Definition der Petri-Netze nicht aus, um digitale Schaltungen beschreiben zu können. Darum wird im weiteren Verlauf dieses Kapitels eine Erweiterung der bisherigen Standard-Petri-Netze durchgeführt und abschließend eine Definition und Eigenschaften des neuen Netz-Typs gegeben.
Christoph Brandau
Kapitel 4. Transformation von DCPN nach VHDL
Zusammenfassung
Im folgenden Kapitel wird ein Einblick in die Erzeugung von bekannten Schaltelementen der Digitaltechnik als Petri-Netz gegeben. Weiterhin erfolgt die Diskussion und Auswahl eines geeigneten Weges einen (oder mehrere) Takte in ein durch ein DCPN beschriebenes System einzubringen.
Christoph Brandau
Kapitel 5. Implementierung und Validierung
Zusammenfassung
Zur Verifikation und Validierung der in dieser Arbeit vorgestellten Verfahren zur Transformation von DCPN in digitale Schaltungen ist das Programm Logical PetriNet entwickelt und implementiert worden, um die vorgestellten Methoden auch an nicht trivialen Netzen zu testen und zu verifizieren. Zur einheitlicheren Modellierung von DCPN sind in diesem Kapitel ebenfalls einige Regeln zur Modellierung aufgestellt worden, die zusätzlich bei der Fehlersuche und Fehlervermeidung helfen können. Es folgt eine Vorstellung der Funktionalität des Programms und die Validierung und Transformation wird an einigen Petri-Netzen präsentiert.
Christoph Brandau
Kapitel 6. Fazit und Abgrenzung
Zusammenfassung
Im Resümee werden die erzielten Ergebnisse dieser Arbeit mit bisher bestehenden Forschungsarbeiten verglichen, soweit dies möglich ist, und Ansätze für die Weiterentwicklung der Transformation der DCPN und des Tools Logical PetriNet werden angeführt. Hierzu wird nochmals auf die im Stand der Technik gezeigten Verfahren und Forschungsarbeiten verwiesen und explizit auf Unterschiede und Gemeinsamkeiten eingegangen. Abschließend erfolgt eine Einschätzung der erzielten Ergebnisse.
Christoph Brandau
Kapitel 7. Zusammenfassung und Ausblick
Zusammenfassung
Als Abschluss sei eine Zusammenfassung der Ergebnisse dieser Arbeit gegeben, auf die ein Fazit folgt. Beendet wird dieses Kapitel mit einem Ausblick auf mögliche weiterführende Forschungsbereiche im Zusammenhang mit Petri-Netzen und digitalen Schaltungen.
Christoph Brandau
Backmatter
Metadata
Title
Modellierung und Transformation digitaler Schaltungen mittels Digital Circuit Petri Nets
Author
Christoph Brandau
Copyright Year
2019
Electronic ISBN
978-3-658-25244-1
Print ISBN
978-3-658-25243-4
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-25244-1

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