Exploración del espacio de diseño

La exploración del espacio de diseño (DSE, por sus siglas en inglés) se refiere al análisis sistemático y la eliminación de puntos de diseño no deseados en función de parámetros de interés. Si bien el término DSE puede aplicarse a cualquier tipo de sistema, en este artículo nos referimos al diseño de sistemas electrónicos y embebidos.

Dada la compleja especificación de los sistemas electrónicos y la plétora de opciones de diseño que abarcan desde la elección de componentes, el número de componentes, los modos de operación de cada componente, las conexiones entre los componentes, la elección del algoritmo, etc.; las decisiones de diseño deben basarse en un proceso de exploración sistemático. ^{[ 1 ]} Sin embargo, el proceso de exploración es complejo debido a la variedad de formas en que se puede implementar la misma funcionalidad. Un análisis de compensación entre cada una de las opciones de implementación basado en un cierto parámetro de interés constituye la base de DSE. El parámetro de interés puede variar entre sistemas, pero los parámetros comúnmente utilizados son potencia, rendimiento y costo. Factores adicionales como tamaño, forma, peso, etc., pueden ser importantes para algunos sistemas portátiles como teléfonos celulares y tabletas. Con el creciente uso de dispositivos móviles, la energía también se está convirtiendo en un parámetro de optimización principal junto con la potencia y el rendimiento.

Debido a la complejidad del proceso de exploración, los investigadores han propuesto sistemas de ingeniería de sistemas automatizados (DSE, por sus siglas en inglés), donde el software de exploración puede tomar decisiones y encontrar la solución óptima. Sin embargo, no es posible contar con un DSE automatizado para todo tipo de sistemas, por lo que existen métodos semiautomatizados de DSE en los que el diseñador debe guiar la herramienta después de cada iteración hacia la convergencia. Dado que la exploración es un proceso complejo que requiere mucho tiempo de cálculo, los investigadores han desarrollado herramientas de exploración que pueden proporcionar un análisis aproximado del comportamiento del sistema en una fracción del tiempo que requiere un análisis preciso. Estas herramientas son muy importantes para la comparación rápida de decisiones de diseño y su importancia aumenta con la creciente complejidad de los diseños.

Para simplificar la complejidad de la ingeniería de sistemas digitales (DSE), los investigadores se han esforzado continuamente por elevar el nivel de abstracción en la definición de componentes y sistemas, de modo que puedan abarcar sistemas más grandes y complejos. Por ejemplo, en lugar de modelar un sistema digital a nivel de transistor o puerta lógica, se ha intentado utilizar RTL o modelado de comportamiento. También se utilizan abstracciones superiores, como SystemC o el modelado basado en diagramas de bloques, según los requisitos del sistema. El modelado a niveles de abstracción superiores permite explorar rápidamente diversas opciones de diseño para la implementación a nivel inferior.

La capacidad de operar en el espacio de candidatos de diseño hace que DSE sea útil para muchas tareas de ingeniería, como la creación rápida de prototipos, la optimización y la integración de sistemas. ^{[ 2 ]}

• Experimento informático
• Diseño de experimentos
• Software para el diseño multifactorial de experimentos
• Diseño probabilístico
• Diseño de bloques aleatorios