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Titel

CONFIRM - Automatisierter Firmware-Entwurf unter Berücksichtigung von Timing- und Power-Budgets für anwendungsspezifische Elektroniksysteme

Teilvorhaben:  DOMSyS - Datenfluss-Orientierte Modellierung und Synthese von Sensor-Firmware (BMBF)

Kurzbeschreibung

In vielen Anwendungsdomänen erweist sich der Entwurf der Firmware als ein besonders kritischer Entwurfsfaktor. Die Vielzahl an Aufgaben der Firmware und die steigenden Anforderungen führen zu einer sehr hohen Entwurfskomplexität mit wachsenden Entwurfskosten. Die Firmware muss stets an sich ändernde Hardware-Parameter sowie Architektur- und Systemkonfiguration angepasst und zusätzlich hinsichtlich gegebener Anwendungs- bzw. Nutzungsszenarien ausgelegt werden. An dieser Stelle setzt CONFIRM an und erforscht notwendige Schlüsselaspekte zur späteren Realisierung eines durchgängigen, automatisierten Firmware-Entwurfsprozess bei den beteiligten Industriepartnern. Hierzu zählt die modellbasierte Firmware-Spezifikation mit der Fähigkeit zur automatisierten Komposition der Firmware aus Bibliothekselementen inklusive einer optimierten Auslegung im Hinblick auf Echtzeitfähigkeit, Energieverbrauch unter Berücksichtigung der Hardware- und Speicherarchitektur sowie von Anwendungsszenarien.

In dem Teilvorhaben DOMSyS wird ein neuartiger modellbasierter Ansatz zur Generierung von energieeffizienter Firmware für Sensorsubsysteme in Smartphones und Wearables untersucht. Das Ziel ist es, den Aufwand für die Firmware-Entwicklung deutlich zu reduzieren und gleichzeitig die Energieeffizienz zu steigern. Die zu entwickelnde Firmware für Sensorsubsysteme wird in modularer Form spezifiziert. Ein Gesamtmodell der Firmware kann durch Auswahl mehrerer Firmware-Module erstellt und hieraus die Firmware generiert werden. Dabei muss insbesondere die zeitliche Planung der einzelnen Module erfolgen. In dieser zeitlichen Planung wird auch das Umschalten des Sensorsubsystems in Low-Power-Modi vorgenommen, um den Energiebedarf des Sensorsystems zu senken. Durch die Modellierung lassen sich Module wiederverwenden und durch die Firmware-Generierung komplexere Firmware erzeugen, als wenn diese direkt auf Quelltextebene entwickelt werden würde. Um situationsabhängig, z.B. in Ruhezeiten, weiter Energie einzusparen, soll in dem zu untersuchenden Ansatz auch die Spezifikation unterschiedlicher Szenarien sowie der Szenarien-Übergänge erfolgen. Es erfolgt somit eine Energie-Optimierung zum einen mittels angepasster Sensorkonfigurationen pro Szenario und zum anderen unter Ausnutzung von Low-Power-Modi des Sensorsubsystems. Das Timing- und Power-Verhalten wird mittels Systemsimulation analysiert. DOMSyS trägt somit zu zentralen Themen im Verbundprojekt CONFIRM bei. Insbesondere behandelt es die Firmware-Modellierung und -Optimierung unter Berücksichtigung von Power/Performance-Korridoren.

Förderung

Dieses Projekt wird gefördert durch das BMBF (Förderkennzeichen: 16ES0568) und durch das edacentrum e. V. (im Rahmen der Unterstützung für Clusterforschungsprojekte).

Laufzeit

3 Jahre (01.01.2017 - 31.12.2019)

Bearbeiter

Foto Jens Rudolf

M.Sc.
Jens Rudolf

E-Mail
Tel.: +49 381 498 7288
Raum: W1336

Foto Christian Haubelt

Prof. Dr.-Ing. habil.
Christian Haubelt

E-Mail
Tel.: +49 381 498 7280
Raum: W1201