Leistungsbewertung automatisch generierter Protokollimplementierungen mit Estelle

Formale Beschreibungstechniken (FDTs) erlauben durch ihre formale Syntax und Semantik eine präzise Systembeschreibung und sind Grundlage für die formale Verifikation. Bei der Implementierung von Systemen wird jedoch nach wie vor von Hand implementiert, selbst wenn ausgereifte Werkzeuge zur automatischen Generierung von Kode direkt aus der formalen Spezifikation existieren. Die Ursache dafür liegt in dem Ruf dieser Werkzeuge, Kode mit extrem geringer Leistungsfähigkeit zu erzeugen. Es gibt jedoch kaum quantitative Leistungsvergleiche zwischen manuell und automatisch generierten Implementierungen, die dieses Vorurteil stützen oder widerlegen könnten. In diesem Beitrag wird ein solcher Leistungsvergleich anhand des Hochleistungsprotokolls XTP und der FDT Estelle vorgestellt. Er liefert eine Bestandsaufnahme des momentanen Entwicklungsstandes bei der automatischen Generierung von Kode aus Estelle-Spezifikationen im direkten Vergleich zu gut optimierten Handimplementierungen. Es zeigt sich, daß in dem betrachteten Fall eines komplexen Protokolls die Handimplementierung zwar merklich leistungsstärker ist. Dieser Leistungsvorteil wird jedoch durch einen sehr hohen Implementierungsaufwand sowie die Schwierigkeit, die Korrektheit bzgl. der Spezifikation sicherzustellen, erkauft. Im einzelnen Anwendungsfall kann es daher trotz der Leistungseinbußen durchaus vorteilhaft sein, automatisch Kode zu erzeugen, zumal in der Bestandsaufnahme festgestellt wurde, daß automatisch generierte Implementierungen z.T. besser abschneiden als erwartet. Zudem besteht - anders als bei der bereits umfassend optimierten Handimplementierung - noch ein erhebliches ungenutztes Potential zur Leistungsverbesserung der automatisch generierten Implementierung

Hardware/Software Co-design of Communication Protocols

An important aspect in providing high performance distributed systems such as multimedia systems is the combined use of hardware and software in the end systems. System design techniques should allow hardware/software co-design to integrate both means of implementation. In this paper, we show how the standardized formal language Estelle can be used to facilitate co-design. The system will first be designed in Estelle. At the point in time of final decision on which parts to implement in software and which in hardware, the original specification will be split into several partial specifications. The software parts are translated into C code, while the hardware parts are translated into VHDL code for further analysis and development. We present a tool environment which supports the protocol developer in the design and implementation process. A simple Video-on-Demand example shows the usefulness of the tool environment

Efficient Configuration of Protocol Software for Multiprocessors

Efficient implementation of communication software is of crucial importance for high-speed networks. One way to improve the runtime performance of protocol implementations in the network nodes is the use of parallelism. Formal description techniques like Estelle improve the specification process in many respects and allow for semiautomatic code generation. Therefore, they are now widely accepted. We present a code generator for Estelle that compiles and automatically configures protocol software for a multiprocessor. Software modules are distributed over the available processors and executed concurrently. We report performance results on a KSR1 with 28 available processors under the OSF/1 operating system

An Estelle Compiler for Multiprocessor Platforms

Efficient implementation of communication software is of critical importance for high-speed networks. Parallelism can improve the runtime performance of implementations gained by code generation. Therefore, we have modified an existing Estelle compiler to run under OSF/1. It exploits parallelism not only in the actions of the FSMs, but also in the runtime system of the protocol stack

On the Suitability of Estelle for Multimedia Systems

Formal Description Techniques have been widely used for the specification of traditional networked applications. They have not been applied to the specification of new applications such as multimedia systems yet. In this paper, we examine the FDT Estelle with respect to its suitability for multimedia system specification and automatic derivation of efficient implementations. We show that it is possible to specify certain aspects of multimedia systems, but that Estelle is not sufficient for others. The derived implementations often perform badly. We show the reasons and propose to use a slightly modified Estelle syntax and semantics to solve the problems. The implemented solution was tested successfully