Automated Generating of Processing Elements for FPGA

Některé aplikace zpracovávající informace, jako je například monitorování počítačových sítí, vyžadují nepřetržité zpracovávání dat přicházejících vysokou rychlostí. S tím, jak tato rychlost vývojem stále stoupá, je žádoucí, aby bylo zpracovávání dat prováděno pomocí hardwarové implementace. Tato práce navrhuje konfigurační systém transformující uživatelem poskytnutou definici procesních funkcí na VHDL definici hardwarové implementace těchto funkcí. Systém je zaměřen na monitorování síťového provozu ve vysokorychlostních sítích.Some information processing applications, such as computer networks monitoring, need to continuously perform processing of rapidly incoming data. As the speed of the incoming data increases, it is desirable to perform the processing in the hardware. This work proposes a configuration system that generates a VHDL specification of a hardware data processing circuit based on a user-provided definition of data and computation operations. The system focuses on network traffic monitoring in multi-gigabit computer networks.

Register Set Automata (Technical Report)

We present register set automata (RsAs), a register automaton model over data words where registers can contain sets of data values and the following operations are supported: adding values to registers, clearing registers, and testing (non-)membership. We show that the emptiness problem for RsAs is decidable and complete for the $F_\omega$ class. Moreover, we show that a large class of register automata can be transformed into deterministic RsAs, which can serve as a basis for (i) fast matching of a family of regular expressions with back-references and (ii) language inclusion algorithm for a sub-class of register automata. RsAs are incomparable in expressive power to other popular automata models over data words, such as alternating register automata and pebble automata

An Efficient Finite Tree Automata Library

Mnoho současných počítačových systémů používá dynamické datové či řídicí struktury předem neomezené velikosti. Tyto datové struktury mají často charakter stromů nebo se dají zakódovat jako stromy s některými dodatečnými ukazateli nad stromovou kostrou. Této skutečnosti využívají některé v současné době intenzivně studované techniky formální verifikace, které reprezentují nekonečně mnoho stavů konečným stromovým automatem. Nicméně v současnosti neexistuje efektivní a flexibilní implementace knihovny pro stromové automaty, která by byla pro tyto techniky vhodná. Cílem této diplomové práce je takovouto knihovnu poskytnout. Předložený text nejdříve popisuje základy teorie konečných stromových automatů a regulárních stromových jazyků. Dále jsou prozkoumány existující implementace knihoven pro stromové automaty a různé verifikační techniky pro systémy se stromovou strukturou. Poté se text zaobírá návrhem reprezentace stromového automatu a algoritmů provádějících standardní jazykové operace nad touto reprezentací, načež následuje popis implementace knihovny. Prostřednictvím provedených experimentů ukazujeme, že knihovna může konkurovat ostatním dostupným knihovnám pro práci se stromovými automaty, přičemž její výkon v určitých oblastech je řádově vyšší.Numerous computer systems use dynamic control and data structures of unbounded size. These data structures have often the character of trees or they can be encoded as trees with some additional pointers. This is exploited by some currently intensively studied techniques of formal verification that represent an infinite number of states using a finite tree automaton. However, currently there is no tree automata library implementation that would provide an efficient and flexible support for such methods. Thus the aim of this Mas- ter's Thesis is to provide such a library. The present paper first describes the theoretical background of finite tree automata and regular tree languages. Then it surveys the cur- rent implementations of tree automata libraries and studies various verification techniques, outlining requirements for the library. Representation of a finite tree automaton and algo- rithms that perform standard language operations on this representation are proposed in the next part, which is followed by description of library implementation. Through a series of experiments it is shown that the library can compete with other available tree automata libraries, in certain areas being even significantly superior to them.