Hardware / Software System-Engineering bildet den gemeinsamen Nenner der Forschungsbeiträge und Projekte am Lehrstuhl für Integrierte Systeme. Unsere Form von Hardware / Software System-Engineering umfasst die Entwicklung neuer Architekturen für anwendungsspezifische Multicore-Prozessoren (MPSoC) und verteilte Mehrrechner Systeme, Techniken und Methoden zur Komplexitätsbeherrschung und Optimierung unterschiedlicher funktionaler und nicht funktionaler Leistungskenngrössen für derartige Systeme, und – last but not least – Werkzeuge zur Bewertung dieser Leistungskenngrössen während frühen Phasen des Entwurfs (HW/SW Codesign) zum Zweck einer sukzessiven Verbesserung des Architekturentwurfs.

Architekturen

Eine Architektur beschreibt die strukturale Komposition eines Systems aus seinen Komponenten. MPSoC Komponenten umfassen RISC CPU-Kerne, Speicher- und I/O-Controller, DMA Einheiten, Hardware-Beschleuniger und Coprozessoren sowie standardisierte Schnittstellen zur Verbindung der Komponenten. Abhängig von den Anforderungen aus der Anwendung werden Komponenten in unterschiedlicher Zahl und Zusammensetzung zu MPSoC Architekturen verbunden.

Hardware Bausteine in Multicore Prozessoren für:

Network-on-Chip (NoC):

Methoden

Methoden beschreiben die konzeptionellen Ansätze zum Erreichen eines gesetzten Optimierungsziels. Zum Beispiel kann die Zuverlässigkeit eines technischen Systems durch Verdreifachung einzelnen Komponenten mit anschliessender Mehrheitsentscheidung aufgrund der Ergebnisse erreicht werden (Triple Modular Redundancy). Alternativ kann man auch maschinelle Lernverfahren zur Erkennung von Abweichungen vom Normverhalten als Teil eines insgesamt selbst-organisierenden Systems verwenden. Wir haben hier zwei unterschiedliche systematische Vorgehensweisen, Methoden, zur Erreichung des gleichen Ziels. Methoden sind grundsätzlich nicht isoliert oder unabhängig von Architekturen oder Werkzeugen zu sehen. Häufig sind Methoden mit den Architekturen oder mit den Werkzeugen, die sie umsetzen, verknüpft.

Werkzeuge

Simulations-Werkzeuge auf hohen Abstraktionsebenen des Hardware / Software Systementwurfs ermöglichen ein frühes Feedback auf gemachte Entwurfsentscheidungen. Quantitative Bewertungen werden nicht nur für die Zielvorgaben der Leistungsparameter eines Systems (Datendurchsatz, Transaktionsverzögerung, Betriebsfrequenz), sondern auch für Energieverbrauch und Zuverlässigkeitsmasse ermittelt. Die schnelle Bewertung unterschiedlicher Architekturalternativen ermöglicht MPSoC Entwicklern die Exploration eines wesentlich grösseren Entwurfsraums, als dies durch aufwändigere Realisierungen auf tieferen Abstraktionsebenen der Fall ist.