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Arbeitsgruppe Rechnerarchitektur | Fachbereich 3
 
 

Nr. 13 | Sommersemester 2016


Liebe Leserinnen
und Leser,

ab dieser Ausgabe erscheint unser Newsletter in einem neuen Format. Als Webseite konzipiert erhalten Sie nach wie vor einen kompakten Überblick über unsere Aktivitäten des letzten Semesters, können aber zugleich mit einem einfachen Klick weitere Informationen erhalten.

Neu dabei ist auch ein Überblick ausgewählter wissenschaftlicher Publikationen der letzten Zeit. Schauen Sie doch einfach mal rein.

Ich wünsche Ihnen viel
Freude bei der Lektüre!







DFG-Projekt MANIAC - Manipulation von BDDs für Approximate Computing

Approximate Computing - zu Deutsch annäherndes Rechnen - macht sich die Fähigkeit vieler Anwendungen zunutze, eine gewisse Ungenauigkeit bei den Berechnungen zu tolerieren. Durch den Umstand, dass ein exaktes Ergebnis nicht unbedingt notwendig ist, lässt sich eine deutlich bessere Energieeffizienz erreichen. Geringe Abweichungen sind zum Beispiel bei der Verarbeitung multimedialer Inhalte möglich: Aufgrund seiner begrenzten Wahrnehmungsfähigkeit bemerkt der Mensch minimale Differenzen - etwa im Farbton oder in der Tonhöhe - nicht. Für den Entwurfsprozess von Hardwaresystemen ergeben sich durch Approximate Computing ganz neue Anforderungen. Diesen wird durch den Einsatz von Binären Entscheidungsdiagrammen (engl.: Binary Decision Diagrams; kurz: BDDs) begegnet. BDDs sind Datenstrukturen zur Repräsentation Boolescher Funktionen, die bereits gewinnbringend beim Hardwareentwurf eingesetzt werden - zum Beispiel bei der Logiksynthese oder der Verifikation. Im DFG-Projekt MANIAC, das am DFKI durchgeführt wird, sollen BDDs die effiziente Funktionsdarstellung ermöglichen, die auf lange Sicht gegenüber einer Vielzahl von Abweichungen tolerant ist, und dadurch den Entwurf neuer, leistungsstarker Technologien verbessern.

Kontakt: Rolf Drechsler | Laufzeit: 2016 - 2019
Besuch aus Indien: Susmita Sur-Kolay zu Gast in Bremen

Ab April dürfen wir in der Arbeitsgruppe wieder einen Gast begrüßen. Prof. Susmita Sur-Kolay vom renommierten Indian Institute of Technology Kolkata, Indien, wird in den kommenden Wochen und Monaten mit uns am Entwurf von fehlertoleranten Quantenschaltungen forschen. Dabei handelt es sich um Schaltungen, die einem neuartigen Berechnungsparadigma folgen, mit denen sich über-exponentielle Beschleunigungen bei der Lösung wesentlicher Probleme erreichen lassen. Gleichzeitig ist diese Technologie aber besonders fehleranfällig, weshalb der Fehlertoleranz und -korrektur eine besondere Bedeutung zukommt. Im Rahmen dieses von der DFG geförderten Projektes sollen neue, effiziente Methoden entwickelt werden, welche die Umsetzungen von verschiedenen Quantenalgorithmen in fehlertolerante Schaltungen ermöglichen, die gleichzeitig die Fähigkeit zur Fehlerkorrektur besitzen.

Oliver Keszöcze an der Duke University (USA)

Im Frühjahr besuchte Oliver Keszöcze die Arbeitsgruppe von Prof. Chakrabarty an der Duke University in North Carolina, USA. Dabei konnte er die bisherige Zusammenarbeit beider Arbeitsgruppen weiter vertiefen. Schwerpunkt des Besuches war die Weiterentwicklung von Entwurfsverfahren für sogenannte Digital Microfluidic Biochips. Damit lassen sich umfangreiche biologische und chemische Experimente mit Hilfe von Computerchips in deutlich schnellerer Zeit und höherem Durchsatz durchführen. Prof. Chakrabarty ist Experte in diesem Gebiet und konnte viele solcher Chips bereits erfolgreich in der Praxis einsetzen. Im Mai wird die Kooperation im Rahmen eines Gegenbesuchs an der Universität Bremen fortgesetzt. Mit Prof. Chakrabarty verbindet die Universität Bremen und speziell die AGRA eine langjährige Partnerschaft. Er besucht die AGRA regelmäßig und ist im Rahmen eines durch die Alexander von Humboldt-Stiftung geförderten Projektes "Research Ambassador" der Universität Bremen.

Nils Przigoda an der Universität von Kantabrien (Spanien)

Von Ende Oktober bis Anfang Dezember 2015 hat Nils Przigoda die von Prof. Pablo Sánchez geleitete Arbeitsgruppe "Microelectronics Engineering Group" an der Universität von Kantabrien in Santander im Norden Spaniens besucht. Vorangegangen war ein Besuch des Doktoranden Pablo González de Aledo im November und Dezember 2014 in der AGRA. Der Besuch von Nils Przigoda wurde im Rahmen des BremenIDEA Programms (Teil des DAAD IPID4all Programms) finanziert. Während der Aufenthalte wurde ein Ansatz entwickelt, welcher auf geschickte Weise Verifikationslösungen für Modellierungssprachen mit entsprechenden Lösungen für Implementierungssprachen kombiniert. Dies resultierte in eine neuartige Methodik, welche ebenenübergreifend Fehler in komplexen Systemen erkennt.





Sommersemester 2016
Projekt Deep Game (P)
03-MP-902.30



Abschlussarbeiten

Abschlussarbeiten stellen den Höhepunkt des Studiums dar. In der Arbeitsgruppe kann dabei eine Vielzahl an verschiedenen Themen bearbeitet werden. An dieser Stelle präsentieren wir Abschlussarbeiten, welche im letzten Semester in unserer Gruppe abgeschlossen wurden.

  • Niklas Bruns, Agentenbasierte Coverage-getriebene Verifikation von SystemC-Modellen, Bachelor, 2016
  • Patrick Kleinermann, Zeitsynchrone Erfassung seismischer Sensordaten, Bachelor, 2016
  • Pascal Pieper, Umgebung für automatisierte Tests von Dateisystemen auf NAND-Flash, Bachelor, 2016
  • Ronald Smith Djomkam Yotedje, Generic Information Extraction Using Triple-Store Databases, Master, 2016

Du hast Interesse, deine Abschlussarbeit in der Arbeitsgruppe Rechnerarchitektur anzufertigen?
Dann melde dich einfach bei uns: drechsler@uni-bremen.de.





Tim Güneysu ist neuer Professor für Technische Informatik / IT-Security

Seit dem 1. Oktober begrüßen wir einen neuen Professor im Dienst der Universität Bremen, der als Brückenprofessor zum DFKI im Rahmen der Exzellenzinitiative tätig ist. Mit seiner Arbeitsgruppe für Technische Informatik verstärkt Tim Güneysu mit dem Schwerpunkt für IT-Sicherheit das Profil der AGRA um einen weiteren Baustein. Tim Güneysu war zuletzt an der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik an der Ruhr-Universität Bochum (RUB) tätig, wo er als Juniorprofessor die Arbeitsgruppe für Sichere Hardware leitete. Seine Forschungsschwerpunkte liegen im Bereich der Sicherheit eingebetteter Systeme (Embedded Security); hier forscht er unter anderem an langzeitsicheren, kryptographischen Lösungen in Software und Hardware, beispielsweise für Chipkarten, RFIDs, FPGAs und ASICs. Am 26.01.2016 hat Prof. Güneysu in seiner Antrittsvorlesung zum Thema "Moderne langzeitsichere Kryptographie für das Zeitalter der Quantencomputer" einen tieferen Einblick in sein Forschungsgebiet gegeben.

Dissertation Judith Peters
Exploiting MARTE/CCSL in Modern Design Flows

Im Rahmen der Graduiertenkolleg System Design (SyDe) hat Judith Peters sich mit der Spezifikation und Verifikation des Timing-Verhaltens von komplexen Systemen beschäftigt. Sie hat dabei zwei Methoden entwickelt, mit denen sich verschiedene Taktgeber (so genannte "Clocks") eines Systems auf ihre Korrektheit prüfen lassen. Während ein Ansatz mittels einer Heuristik sehr schnell erste Ergebnisse liefern kann, benötigt der zweite Ansatz deutlich mehr Zeit, ist dafür aber bei den Ergebnissen optimal. Ihre Arbeiten wurden unter anderem auf der renommierten Design Automation Conference im PhD-Forum sowie im Rahmen eines regulären Vortrags vorgestellt. Mit diesen Resultaten hat Judith Peters Ihre Promotion innerhalb von nur drei Jahren im Alter von noch 25 Jahren (als bisher jüngste Doktorandin der Arbeitsgruppe) abschließen können. Wir gratulieren!


Wie rechnet ein Computer 1+1?

Die Addition zählt zweifelsohne zu den grundlegenden Operationen, die ein Rechner/Computer durchführen muss. Der Rechner/Computer selbst besteht aber aus elektronischen Schaltungen, die nur mit "Strom an" und "Strom aus" arbeiten. Wie damit trotzdem Rechnungen wie "1+1" durchgeführt werden können, erklärt Robert Wille in einem Video, das nun auf YouTube verfügbar ist. Das Video ist dabei Teil einer Initiative, Themen der Technischen Informatik einem breiterem Publikum und insbesondere Kindern und Jugendlichen näher zu bringen. Die Initiative wird dabei von der Sparkasse Bremen im Rahmen des Programms "Bremen macht Helden" und der Stiftung der Universität Bremen gefördert.

Mehr Infos: Link zum Video | Bremen macht Helden | Stiftung der Universität Bremen

Dissertation Nabila Abdessaied
Reversible and Quantum Circuits | Optimization and Complexity Analysis

Dr. Nabila Abdessaied hat ihre Dissertation "Reversible and Quantum Circuits | Optimization and Complexity Analysis" erfolgreich verteidigt. Sie untersuchte, wie sich reversible Schaltkreise und Quanten-Schaltkreise unter Berücksichtigung unterschiedlicher Kostenmaße optimieren lassen. Hierzu entwickelte sie einerseits konkrete Lösungsansätze. Andererseits konnte sie theoretische Ergebnisse beisteuern, die eine allgemeine Abschätzung der Kosten ermöglichen. Die betrachteten Schaltkreise spielen eine zentrale Rolle auf dem Weg zum Quantencomputer und stellen somit ein äußerst relevantes und aktuelles Forschungsgebiet dar. Ihre Arbeiten veröffentliche Frau Dr. Abdessaied international auf renommierten Konferenzen und in Journalen. Außerdem wurde ein Buch mit dem Titel "Reversible and Quantum Circuits | Optimization and Complexity Analysis" beim Springer Verlag veröffentlicht. Wir gratulieren!

Dissertation Melanie Diepenbeck
Completing Behaviour Driven Development for Testing and Verification

Dr. Melanie Diepenbeck gehörte als Nachwuchswissenschaftlerin dem Graduiertenkolleg System Design (SyDe) an, das im Rahmen der Exzellenz-Initiative gefördert wird. Sie absolvierte als Dritte das Programm mit erfolgreichem Abschluss. Im Rahmen ihrer Dissertation untersuchte Frau Diepenbeck, ob es möglich ist, Verfahren der agilen Entwurfsmethoden, die man von der Software-Entwicklung kennt und die dort in den vergangenen Jahren erfolgreich eingesetzt wurden, auf den Bereich der Hardware zu übertragen. Sie setzte dabei auf den verhaltensbasierten Entwurf (engl. Behaviour Driven Development, kurz BDD) auf und entwickelte die Verfahren so weiter, dass diese die Spezifika von Hardware unterstützen. Darüber hinaus ist es mit der von ihr entwickelten Methodik möglich Akzeptanztests und formale Eigenschaften in natürlicher Sprache zu formulieren, Eigenschaften zu generieren und Testfälle automatisch zu generalisieren. Wir gratulieren!


Wissen um 11 - Wissenschaft kurz erklärt
Langzeit-autonome technische Systeme in unserem Alltag | Vom Quantencomputer zum Biochip

Im Rahmen einer Wissenschaftsmatinee werden regelmäßig im Bremer Haus der Wissenschaft spannende und aktuelle Themen aus der Wissenschaft einem breitem Publikum vorgestellt. Ziel ist es dabei, in dreißig Minuten Begeisterung für ein Thema zu wecken und zu zeigen, welche Themen Forscherinnen und Forscher auf der ganzen Welt bewegt. Im Herbst letzten Jahres haben sowohl Rolf Drechsler als auch Robert Wille hier ein ausgewähltes Thema präsentiert. Kurzusammenfassungen beider Vorträge sind mittlerweile auch im Bremer Weser Kurier erschienen.

Mehr Infos: Vortrag Robert Wille | Vortrag Rolf Drechsler

"Mathemacher des Monats"

Während des Mathematikstudiums hat sich Nils Przigoda nicht nur in der Fachschaft (StugA) der Mathematik für die Belange der Mathematikstudierenden an der Universität Bremen eingesetzt, sondern auch durch regelmäßige Teilnahmen an der Konferenz der deutschsprachigen Mathematikfachschaften (KoMa) für die der Mathematikstudierenden an allen deutschsprachigen Universitäten. In Zusammenarbeit mit den Mitstudierenden Jan-Philipp Litza und Tim Haga aus Bremen sowie weiteren Studierenden aus Deutschland entstand dabei auch eine neue Version des sogenannten KoMa-Kartenspiels: Romméblatt mit mathematischen Motiven.
Hierfür sind die Ersteller des Kartenspiels im November 2015 mit dem Preis "Mathemacher des Monats" von der Deutsche Mathematiker-Vereinigung (DMV) ausgezeichnet worden.

Mehr Infos: DMV Mathematik | Pressemitteilung Uni Bremen | Pressemitteilung AGRA






Im letzten Semester wurden wieder zahlreiche wissenschaftliche Ergebnisse veröffentlicht, die in unserer Arbeitsgruppe entstanden sind. So waren wir unter anderem mit zwei Publikationen auf der Asian South Pacific Design Automation (ASP-DAC) und sieben Publikationen auf der Design Automation and Test in Europe (DATE) vertreten. Für die Design Automation Conference (DAC) wurde bereits zwei Arbeiten zur Veröffentlichung angenommen. Im Folgenden präsentieren wir eine Auswahl unserer aktuellen Publikationen. Eine komplette Auflistung findet man auf dieser Seite.

Quantitative Timing Analysis of UML Activity Diagrams Using Statistical Model Checking
Autor:
Fan Gu, Xinqian Zhang, Mingsong Chen, Daniel Große, Rolf Drechsler
Konferenz:
Design, Automation and Test in Europe (DATE)
Referenz:
Dresden, Germany, 2016
Download:
Towards Formal Verification of Real-World SystemC TLM Peripheral Models - A Case Study
Autor:
Hoang M. Le, Vladimir Herdt, Daniel Große, Rolf Drechsler
Konferenz:
Design, Automation and Test in Europe (DATE)
Referenz:
Dresden, Germany, 2016
Download:
Formal Verification of Integer Multipliers by Combining Gröbner Basis with Logic Reduction
Autor:
Amr Sayed Ahmed, Daniel Große, Ulrich Kühne, Mathias Soeken, Rolf Drechsler
Konferenz:
Design, Automation and Test in Europe (DATE)
Referenz:
Dresden, Germany, 2016
Download:
 
Best paper candidate
On Optimization-based ATPG and its Application for Highly Compacted Test Sets
Großformat der Zeitschrift: On Optimization-based ATPG and its Application for Highly Compacted Test Sets
Autor:
Stephan Eggersglüß, Kenneth Schmitz, Rene Krenz-Baath, Rolf Drechsler
Zeitschrift:
IEEE Transactions on Computer Aided Design of Integrated Circuits and Systems
Details:
accepted, 2016
Download:
Precise Error Determination of Approximated Components in Sequential Circuits with Model Checking
Autor:
Arun Chandrasekharan, Mathias Soeken, Daniel Große, Rolf Drechsler
Konferenz:
Design Automation Conference (DAC)
Referenz:
Austin, USA, 2016
Download:
VecTHOR: Low-cost compression architecture for IEEE 1149-compliant TAP controllers
Autor:
Sebastian Huhn, Stephan Eggersglüß and Rolf Drechsler
Konferenz:
IEEE European Test Symposium (ETS)
Referenz:
Amsterdam, Niederlande, 2016
Download:




Workshops, Konferenzen und Zeitschriften repräsentieren nach wie vor die wesentlichen Plattformen zum Austausch wissenschaftlicher Ergebnisse. Bei der Planung und Durchführung selbiger ist die Arbeitsgruppe zahlreich involviert. So organisieren wir dieses Jahr insbesondere
  • das Forum on specification & Design Languages (FDL), welches vom 14. bis 16. September 2016 im Haus der Wissenschaft in Bremen stattfindet (Einreichungen für Beiträge sind bis zum 26. April möglich), sowie
  • den International Workshop on Logic & Synthesis (IWLS), welcher am 10. und 11. Mai in Austin, USA, stattfindet.
  • den Workshop Methoden und Beschreibungssprachen zur Modellierung und Verifikation von Schaltungen und Systemen (MBMV) 2017, welcher am 08. und 09. Februar 2017 in Bremen im Haus der Wissenschaft stattfindet.
Weiterhin sind Mitglieder der Arbeitsgruppen in verschiedenen Gremien für Konferenzen und Zeitschriften tätig, unter anderem


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