Utilizando Programação Orientada a Aspectos no Projeto de Sistemas Hardware Desenvolvidos

98 Pages·2007·0.35 MB·Portuguese

Sérgio Queiroz de Medeiros
Utilizando Programação Orientada a Aspectos no
Projeto de Sistemas Hardware Desenvolvidos com
SystemC
Natal-RN
2006
Sérgio Queiroz de Medeiros
Utilizando Programação Orientada a Aspectos no
Projeto de Sistemas Hardware Desenvolvidos com
SystemC
Orientador:
David Boris Paul Déharbe
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA E MATEMÁTICA APLICADA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM SISTEMAS E COMPUTAÇÃO
Natal-RN
2006
Dissertação de Mestrado sob o título Utilizando Programação Orientada a Aspectos no
Projeto de Sistemas Hardware Desenvolvidos com SystemC defendida por Sérgio Queiroz de
Medeiros e aprovada em 03 de março de 2006 em Natal, Rio Grande do Norte, pela banca
examinadoraconstituídapelosprofessores:
Prof. Dr. DavidBorisPaulDéharbe
UniversidadeFederaldoRioGrandedoNorte
Orientador
Prof. Dr. IvanSaraivaSilva
UniversidadeFederaldoRioGrandedoNorte
Profa. Dra. EdnaNatividadedaSilvaBarros
UniversidadeFederaldePernambuco
MembroExterno
"Eunãotinhaesterostodehoje,
assimcalmo,assimtriste,assimmagro,
nemestesolhostãovazios,
nemolábioamargo.
Eunãotinhaestasmãossemforça,
tãoparadasefriasemortas;
eunãotinhaestecoração
quenemsemostra.
Eunãodeiporestamudança,
tãosimples,tãocerta,tãofácil:
-Emqueespelhoficouperdida
aminhaface?"
CecíliaMeireles
Agradecimentos
Aopovoládecasa,oqueincluimeupai,Dudu,quenãoconsegueentenderessepovoquetem
o terceiro grau, minha mãe, Doninha, minhas duas irmãs, Anna e Regina, e até mesmo a gata
Bolotta.
AJanaína,queesteveaomeuladoduranteestetempo.
AgradeçoaDeus,apesardapoucafé,aqualeuaindabusco.
Atodososmeusamigosqueconseguemmeaguentar,emespecialaDidi,quemeensinouaser
maisalegre,eaoilustreCCCC.
Agradeço ao meu orientador David, com quem aprendi muito, que me ensinou a converter
númerosbináriosedecimais,equeteveapaciênciademeorientaraolongode5anos. Atodos
os demais professores do DIMAp, em especial ao professor Ivan, que me ajudou a participar
domeuprimeirocongresso,eatodososprofessoresquetiveaolongodavidadesdeoInstituto
Alvorada.
Resumo
Novos paradigmas de linguagens de programação vêem sendo comumente testados e ge-
ralmente são incorporados depois por linguagens de descrição de hardware. Recentemente, a
programação orientada a aspectos (POA) provou ser útil na tentativa de melhorar a modula-
ridade de linguagens estruturadas e orientadas a objeto tais como Java, C++ e C. Diante de
tal fato, podemos esperar que o uso de POA pode melhorar o entendimento de sistemas hard-
ware que estão sendo projetados, bem como tornar seus componentes mais reusáveis e fáceis
demanter.
Iremos abordar então o uso de POA em aplicações desenvolvidas utilizando a biblioteca
SystemC. Serão apresentados vários exemplos que ilustram o uso de POA juntamente com
SystemC,mostrandoalternativasediscutindoosseusbenefícios.
Abstract
New programming language paradigms have commonly been tested and eventually incor-
porated into hardware description languages. Recently, aspect-oriented programming (AOP)
has shown successful in improving the modularity of object-oriented and structured languages
such Java, C++ and C. Thus, one can expect that, using AOP, one can improve the understan-
ding of the hardware systems under design, as well as make its components more reusable and
easiertomaintain.
WeapplyAOPinapplicationsdevelopedusingtheSystemClibrary. Severalexampleswill
be presented illustrating how to combine AOP and SystemC. During the presentation of these
examples,thebenefitsofthisnewapproachwillalsobediscussed.
Sumário
ListadeFiguras
ListadeTabelas
1 Introdução 14
2 ProgramaçãoOrientadaaAspectos 18
2.1 Componente×Aspecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.2 CrosscuttingConcerns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.3 CriandoAspectos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.4 CódigodeComportamentoTransversal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.5 PontosdeJunção . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.6 CombinaçãodeAspectos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.7 AspectC++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.7.1 ConjuntodeJunção . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.7.1.1 ExpressõesdeCasamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.7.2 OponteirothisJoinPoint . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.7.3 CriandoumAspecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.7.4 CódigodeComportamentoTransversal . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.7.5 Introduções . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.7.6 OrdenaçãodeComportamentosTransversais . . . . . . . . . . . . . . 33
2.8 OpapeldaPOAnaPOO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3 SystemC 35
3.1 ElementosBásicosdeSystemC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.2 ExemplodeUmaAplicaçãoSystemC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.3 InterfaceseCanais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.4 Conclusão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
4 ExemplosdaUtilizaçãodeAspectosnoProjetodeSistemasUtilizandoSystemC 43
4.1 ModelagemdeHardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
4.1.1 ModelandoaComunicaçãocomoumAspecto . . . . . . . . . . . . . 45
Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Motivação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Implementação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Conclusão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
4.1.2 PolíticadeTrocadeLinhasdaCache . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Motivação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Implementação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Conclusão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
4.1.3 SeparaçãodoControleedoFluxodeDados . . . . . . . . . . . . . . . 51
Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Motivação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Implementação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Conclusão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
4.2 Projeto/Processo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
4.2.1 UtilizandoAspectosparaRealizaraColetadeMétricas . . . . . . . . . 54
Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Motivação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Implementação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Conclusão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
4.2.2 UtilizandoProjetoporContratocomPOA . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Motivação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Implementação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Conclusão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
4.2.3 ABibliotecadeVerificaçãoPadrãodoSystemCePOA . . . . . . . . . 60
Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Motivação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Implementação/Conclusão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
4.2.4 UsandoPOAcomArchC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Motivação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Implementação/Conclusão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
4.3 AnálisedeDesempenho . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
4.4 Conclusões . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
5 Conclusões 68
Referências 71
ApêndiceA--OProtocoloOCP 75
A.1 CaracterísticasOCP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
A.2 SinaiseCodificação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
A.2.1 SinaisBásicosdoFluxodeDados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
ApêndiceB--ImplementaçãodaComunicaçãoUtilizandoOCPeAspectos 80