Forschung

Forschung

Die einzelnen Forschungsfelder leiten sich alle aus der Frage ab, wie wir den technologischen Fortschritt für Anwender (insbesondere von Eingebetteten Systemen) so schnell und einfach wie möglich verfügbar machen können. Dies kann einerseits bedeuten, die ständig wachsenden Chip-Kapazitäten auf möglichst abstraktem Niveau nutzbar zu machen. Andererseits neue Technologien nutzbar zu machen, indem wir angepasste Schaltungstechniken und Werkzeuge für die "Electronic Design Automation" entwickeln.

Wesentliches technologisches Hilfsmittel unserer Arbeiten sind FPGAs, bzw. allgemeiner rekonfigurierbare Bausteine.

Forschungsfelder

FPGA-basierte System-on-Chip Entwurfssysteme
FPGAs sind in den letzten Jahren kontinuierlich günstiger geworden und haben mittlerweile ein Preisniveau erreicht, welches es erlaubt, diese Bausteine ganz regulär für die Implementierung von Systems-on-Chip (SoC) zu verwenden. Dazu haben wir das eigene SoC-Kit SpartanMC entwickelt. Darin spielt der GCC zum Übersetzen der Firmware eine entscheidende Rolle. Wir nutzen den GCC mit unserem eigenen PIRANHA-Plugin auch zur automatisierten Generierung von HW-Beschleunigern mittels High-Level-Synthese.

Mikroarchitekturen für adaptive Prozessoren
Im Rahmen unserer AMIDAR Aktivitäten erforschen wir neuartige Mikrorarchitekturen, die eine Adaption zur Laufzeit besonders gut unterstützen. Rechenintensive Anteile der Anwendungen werden dabei auf Coarse Grained Reconfigurable Arrays abgebildet. Der gleiche Effekt kann auch für die Beschleunigung herkömmlicher Prozessoren benutzt werden. Wir untersuchen dies am Beispiel der RISC-V Architektur.

Nutzung neuer Technologien
Die Nutzung neuer Materialien erlaubt die Herstellung von Memristoren, die bis in die 2000er Jahre eigentlich nur als theoretisches Modell postuliert wurden. Inzwischen kann man auf verschiedene Weisen Bauelemente mit memristivem Verhalten herstellen. Dabei ist besonders interessant, dass man diese Bauelemente in einer 3D-Struktur auf normale Silizium-Chips aufbringen kann. Wie der Name andeutet, können Memristoren benutzt werden, um Bits oder auch analoge Größen zu speichern.

Wir untersuchen, wie wir diese Elemente in Prozessoren, FPGAs und anderen rechnenden Strukturen nutzen können, um schneller, günstiger und Energie-effizienter zu arbeiten.

Synthetische Biologie
Durch gezielte Veränderung der DNA von Zellen und Mikroorganismen ist es möglich geworden, diese gezielt Proteine herstellen zu lassen. Bei geschickter Verknüpfung mehrerer solcher Vorgänge ist es möglich boolesche Funktionen zu realisieren. Die Abbildung einer gewünschten logischen Funktion auf Basiselemente einer solchen Realisierung stellt vollkommen andere Anforderungen an ein solches Technologie-Mapping als bei elektrischen Grundschaltungen. Wir entwerfen Werkzeuge zum Technologie-Mapping für die synthetische Biologie, die optimale Implementierungen von booleschen Funktionen ermitteln. Wir sind daher auch Mitglied des Centre for Synthetic Biology an der TU Darmstadt.