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_id: '59232'
abstract:
- lang: eng
  text: Heterogeneous computing devices comprising multiple processing systems combined
    with a programmable logic like an FPGA have become increasingly popular. Developing
    and runtime managing these heterogeneous platform devices, however, still poses
    multiple challenges. The programming paradigms for hardware and software applications
    fundamentally differ, while the runtime management requires additional attention.
    The first steps towards unifying design flows have been taken by creating high-level
    synthesis tools. However, these toolsfocus on the design process and lack runtime
    management features. FPGA operating systems aim to close this gap by providing
    runtime management features and build tools. ReconOS, as an example of an FPGA
    operating system, allows bridging the hardware-software gap by integrating hardware-located
    computation units as threads into a host operating system, allowing for familiar
    inter-thread programming paradigms to be extended to FPGAs. This thesis presents
    ReconOS64, a successor and fork of ReconOS, aiming at modern 64-bit platform systems-on-chip.
    Besides establishing support for this platform and incorporating new system generation
    processes, ReconOS64 provides additional features for both development and runtime
    management. By providing a flexible grouping mechanism for hardware-located threads,
    partial reconfiguration for exchanging individual threads at runtime is simplified.
    Further runtime flexibility was achieved by implementing a multi-clock architecture,
    allowing individual groups of threads to be executed at different frequencies,
    which can be adapted during runtime with a low reconfiguration overhead. In addition,
    this thesis provides an overview of further development approaches on various
    systems based on ReconOS64 and ReconOS.
- lang: ger
  text: Heterogene Architekturen, welche aus mehreren Recheneinheiten im Verbund mit
    einer programmierbaren Logik bestehen, gewinnen zunehmend an Verbreitung. Die
    Entwicklungsprozesse sowie die Steuerung solcher heterogenen Umgebungen stellen
    jedoch nach wie vor eine Herausforderung dar. Die Programmiertechniken für Hardware-
    und Software-Anwendungen unterscheiden sich bereits grundlegend; zudem benötigt
    die Steuerung zusätzliche Aufmerksamkeit. Die Verwendung von Hochsprachen-Synthesewerkzeugen
    (High-Level Synthesis) für das Hardwaredesign stellen einen ersten Schritt hin
    zu einem einheitlichen Entwurfsprozess dar. Allerdings beschränkt sich deren Einsatz
    auf den Designprozess, während das Management zur Laufzeit keine Berücksichtigung
    findet.FPGA-Betriebssysteme versuchen diese Lücke durch die Bereitstellung von
    Management- und Entwurfswerkzeugen zu schließen. Ein Beispiel für ein solches
    System ist ReconOS, welches die Hardware-Software-Interaktion durch Anbindung
    von hardwareseitigen Recheneinheiten als Threads in einem Host-Betriebssystem
    ermöglicht. Dadurch werden die aus der Softwareentwicklung bekannten Methoden
    zur Kommunikation zwischen mehreren Threads auf FPGA-Systeme ausgeweitet.Diese
    Arbeit stellt ReconOS64 vor, welches als Ableger von ReconOS auf aktuellen 64-bit
    Systemen verwendet werden kann. Neben der Unterstützung aktueller Plattformen
    sowie der Einrichtung eines neuen Designprozesses werden durch ReconOS64 zusätzliche
    Möglichkeiten sowohl zur Entwicklung wie auch zum Laufzeitmanagement geschaffen.
    Durch flexible Gruppierungen von Hardware-basierten Threads wird die Verwendung
    partieller Rekonfiguration zum Austausch einzelner Threads zur Laufzeit vereinfacht.
    Zudem erhöht die Entwicklung einer Multi-Taktsignal-Architektur die Flexibilität
    zur Laufzeit, da hierdurch einzelne Gruppen von Threads mit unterschiedlichen
    Taktsignalen versorgt werden können, welche zudem zurLaufzeit mit geringer Unterbrechungszeit
    verändert werden können.Zusätzlich werden im Rahmen dieser Arbeit weitere Entwicklungsprojekte
    auf verschiedenen Systemen für ReconOS64 und ReconOS vorgestellt.
author:
- first_name: Lennart
  full_name: Clausing, Lennart
  id: '74287'
  last_name: Clausing
  orcid: 0000-0003-3789-6034
citation:
  ama: Clausing L. <i>ReconOS64 - Hardware-Software Multithreading for Heterogeneous
    Platform FPGAs</i>.; 2025. doi:<a href="https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-2216">10.17619/UNIPB/1-2216</a>
  apa: Clausing, L. (2025). <i>ReconOS64 - Hardware-Software Multithreading for Heterogeneous
    Platform FPGAs</i>. <a href="https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-2216">https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-2216</a>
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    Multithreading for Heterogeneous Platform FPGAs}, DOI={<a href="https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-2216">10.17619/UNIPB/1-2216</a>},
    author={Clausing, Lennart}, year={2025} }'
  chicago: Clausing, Lennart. <i>ReconOS64 - Hardware-Software Multithreading for
    Heterogeneous Platform FPGAs</i>. Paderborn, 2025. <a href="https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-2216">https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-2216</a>.
  ieee: L. Clausing, <i>ReconOS64 - Hardware-Software Multithreading for Heterogeneous
    Platform FPGAs</i>. Paderborn, 2025.
  mla: Clausing, Lennart. <i>ReconOS64 - Hardware-Software Multithreading for Heterogeneous
    Platform FPGAs</i>. 2025, doi:<a href="https://doi.org/10.17619/UNIPB/1-2216">10.17619/UNIPB/1-2216</a>.
  short: L. Clausing, ReconOS64 - Hardware-Software Multithreading for Heterogeneous
    Platform FPGAs, Paderborn, 2025.
date_created: 2025-04-01T17:00:31Z
date_updated: 2025-04-01T17:24:18Z
doi: 10.17619/UNIPB/1-2216
language:
- iso: eng
main_file_link:
- open_access: '1'
  url: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:466:2-54271
oa: '1'
place: Paderborn
publication_status: published
status: public
supervisor:
- first_name: Marco
  full_name: Platzner, Marco
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  last_name: Platzner
title: ReconOS64 - Hardware-Software Multithreading for Heterogeneous Platform FPGAs
type: dissertation
user_id: '74287'
year: '2025'
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