Hintergrund

Am Institut entsteht zurzeit eine experimentelle Prozessorarchitektur, die mit Hilfe von FPGA-Entwicklungsboards prototypisch realisiert wird. Der derzeitige Prototyp besitzt eine Grafikeinheit, die den begrenzten internen FPGA-Speicher als Bildwiederholspeicher nutzt und deshalb nur eine Auflösung 960 x 540 Pixeln und eine Farbtiefe von 4 Bit unterstützt.

Aufgabenstellung

Ziel dieser Arbeit ist es, einen leistungsfähigeren Nachfolger der aktuell verwendeten Grafikeinheit zu realisieren, der eine höhere Auflösung unterstützt und mehr Funktionen bietet.

In einem ersten Schritt soll die Auflösung und Farbtiefe der Grafikeinheit auf 1920 x 1080 Pixel (Full HD) und 24 Bit erhöht werden. Dafür soll der auf dem FPGA-Board vorhandene DDR3-Speicher an die Grafikeinheit angebunden und als Bildwiederholspeicher genutzt werden.

Anschließend soll die Grafikeinheit so ergänzt werden, dass sich grundlegende Grafikoperationen mithilfe von Hardware-Unterstützung effizient durchführen lassen. Zu diesen Operationen gehören das Zeichnen von Linien und Rechtecken oder das Verschieben von Bildausschnitten. Hierfür soll die Grafikeinheit um einen mikroprogrammierten Automaten ergänzt werden, der derartige Operationen durch Lese- und Schreibzugriffe auf den Bildwiederholspeicher sowie einfache arithmetische Berechnungen durchführen kann.

Erworbene Kenntnisse und Fähigkeiten

Sie verstehen, wie eine Grafikeinheit in einem Rechner funktioniert und lernen, wie moderne FPGAs mit externem Speicher interagieren. Weiterhin vertiefen Sie Ihre Kenntnisse über den Entwurf digialer Systeme mit VHDL. Schließlich lernen Sie eine neuartige objektbasierte Prozessorarchitektur kennen.