Forschung

Forschungsgebiete der Arbeitsgruppe "Adaptive digitale Systeme"

Dynamisch Re-Konfigurierbare Systeme

Wir befassen uns mit Entwicklung von Verfahren und Architekturen für (laufzeit)adaptive und zuverlässige komplexe Systeme unter den Randbedingungen der Flächen- und Energieeffizienz sowie der Wiederverwendbarkeit. Durch eine dynamische Anpassung von Schaltungsstrukturen an die aktuellen Anforderungen einer Anwendung können die Leistungsfähigkeit der Systeme erhöht und deren Energiebedarf verringert werden. Dies ermöglicht den Aufbau performanter und energieeffizienter Systeme mit vielfältigen Einsatzmöglichkeiten in den Bereichen mobiler, eingebetteten Systeme und des High Performance Computing.


Network-on-Chip (NoC)

Im Bereich Network-on-Chip interessieren wir uns für adaptive Topologien und adaptive Architekturen für Router. Im Allgemeinen ist es das Ziel, die Performanz der Systeme zu erhöhen, indem der Datendurchsatz optimiert wird. Auch die Technologie-Parameter wie der Flächenbedarf eines Systems sind dabei für uns von Interesse.

Wir haben ein NoC entwickelt, welches sich dynamisch an die Anzahl und Lage von Komponenten auf einem rekonfigurierbaren SoC anpassen kann [PAK06]. Dabei können Router sowie Funktionseinheiten zur Laufzeit dem System hinzugefügt oder vom System entfernt werden. Des Weiteren haben wir einen NoC Simulator implementiert, welcher abstrakte Modellierung von Anwendungen als Graphen unterstützt, um realistische Datenströme im Netzwerk zu simulieren [PiO13]. Dieser wird stetig erweitert, sodass zusätzliche Hardware-Parameter simuliert werden können und der Einfluss unterschiedlicher Router-Architekturen analysiert werden kann. Wir sind dabei in besonderem Maß an Architekturen interessiert, welche semi-statische Datenströme [JoP14] priorisieren, da diese in vielen Anwendungen zu finden sind. Dabei entstehen zwischen zwei Routern virtuelle Punkt-zu-Punkt Verbindungen. Da die einzelnen Packet-Header nicht betrachtet werden, können auch Aggregate von Datenströmen priorisiert werden.

Projekte

  • DynaCORE
  • AdaptNoC

Hardwarebeschleuniger

Als Anwendungsgebiete betrachten wir im Bereich des High Performance Computing Netzwerkprozessoren, Semantic Web Datenbanken und Videoverarbeitung und im Bereich mobiler Systeme die Erkennung von Gesten zur Steuerung mobiler Roboter und die akustischen Detektion von Objekten für Unterwasserroboter. Bei der Beschleunigung von Sematic Web Datenbanken auf Hardwarearchitekturen ist es wichtig, Datenstrukturen zu verwenden, welche es erlauben selbige mit einem hohen Grad an Parallelität aufzubauen. Weiterhin muss die Datenstruktur es erlauben die enorm hohe Anzahl an Daten zu speichern, Bereichsanfragen perfomant zu beantworten und mit handelsüblichen Speichermedien kompatibel zu sein. Der Datenaustausch zwischen einem Host System und dem Hardwarebeschleuniger muss eine hohe Bandbreite bedienen und verarbeiten können. Das Mittel der Wahl ist eine PCIe Schnittstelle, welche es ermöglicht mehrere GigaByte je Sekunden zu transportieren. Bei der Anfrageverarbeitung sollen dynamisch rekonfigurierbare Strukturen dazu dienen, die jeweiligen, in Hardware implementierten, Operatoren zu kombinieren.  Bei der Entwicklung von mobilen Robotern ist es wichtig, dass der Energiebedarf minimiert wird, gleichzeitig sollen die Aufgaben, wie die Erkennung von Gesten oder sich bewegenden Gegenständen, möglichst in Echtzeit ausgeführt werden. Hardwarebeschleuniger können beide Randbedingungen bestens erfüllen und lassen sich dank der ROS-Plattform transparent in vorhandene Systemarchitekturen integrieren.

Projekte

  • Semantic-Web Datenbanken

Hardware/Software Co-Design