CompTech: The Next Generation
Die Entwicklung von Computertechnologien befindet sich vor einer Zeitenwende. Physikalische Grenzen bisheriger Technologien werden früher oder später erreicht werden, was eine Weiterentwicklung von Rechensystemen auf Basis konventioneller Paradigmen immer schwieriger macht. Bereits heute lassen sich vereinzelt Anzeichen dafür finden: Die Performanz heutiger Rechner wird oft nicht mehr nur durch tatsächliche Leistungssteigerung der Prozessoren erreicht, sondern z.B. durch einfache Duplizierung mittels Dual- oder Quadcores. Rechnerwerden kleiner und stromsparender, aber oft nicht schneller.
Als Konsequenz dieser Entwicklung beschäftigen sich Wissenschaftler und Ingenieure bereits seit vielen Jahren mit der Entwicklung alternativer Computertechnologien. Während es sich hierbei in vielen Fällen noch um Grundlagenforschung handelt, existieren aber bereits auch erste Prototypen – mit vielversprechenden Ergebnissen.
Im Rahmen des Projektes CompTech wollen wir diese „nächste Generation“ von Computertechnologien kennenlernen und verstehen. Insbesondere soll dabei betrachtet werden, wie sich diese neuen Rechnersysteme entwerfen und nutzen lassen. Für Computersysteme, die vielleicht schon sehr bald unseren Alltag erreichen, wollen wir bereits heute ein Verständnis entwickeln und erste Anwendungen dafür umsetzen. Gleichzeitig wird dabei ein Verständnis vermittelt, wie konventionelle Computer entworfen werden und auf welche Grenzen wir dabei stoßen.
Evaluation reversibler Syntheseverfahren
Es gibt eine Vielzahl verschiedener Syntheseverfahren für reversible Schaltkreise, die jeweils über Parameter verfügen um die Feinheiten der Synthese zu steuern. Die Auswahl der richtigen Synthese mit den richtigen Einstellungen für die gestellten Anforderungen ist dabei ein nicht-triviales Problem. Daher werden die Eigenschaften der unterschiedlichen Verfahren untersucht, um nach gegebenen Anforderungen ein Syntheseverfahren empfehlen zu können.
Interconnect zentriertes Design
Die Syntheseverfahren reversibler Schaltkreise lassen sich auch im konventionellen Chip-Entwurf nutzen um zum Beispiel den Energieverbrauch von Interconnects zu reduzieren. Die reversible Struktur der Schaltkreise liefert außerdem zu jedem Encoder automatisch einen Decoder, da das umgekehrte Ausführen des Schaltkreises die inverse Funktion realisiert.
Biofluid Microchips
Bei Biofluid Microchips wird versucht ein Labor auf einem Microchip zu simulieren. Es werden typische Tätigkeiten, wie das Mischen, Analysieren und Erhitzen von Flüssigkeiten, abgebildet. Die Vorteile liegen bei einer schnelleren Durchlaufszeit, günstigeren Kosten und kleineren Größen im Vergleich zu herkömmlichen Laboren. Typische Anwendungsgebiete liegen in der Detektion von bestimmten Substanzen, wie z. B. bei Alkoholtests, oder bei mobilen Healthmonitoren, welche beispielsweise wie eine Armbanduhr getragen werden können. In dem Teilprojekt beschäftigen wir uns mit der Optimierung von Syntheseverfahren. Dabei konzentrieren wir uns vor allem auf Routing-, Placing-, und Scheduling, sowie Pinassingment und Pattern-Matching bei Offline und Online Ansätzen.
Reversible Computing
Der Energieverbrauch von Rechnersystemen wird durch immer kleinere und effizientere Schaltkreise immer wichtiger und es gibt dabei Grenzen, die mit herkömmlichen Technologien nicht unterschritten werden können. Mit reversiblen Schaltkreisen lässt sich der Energieverbrauch theoretisch auf Null minimieren. Quantenschaltkreise lösen manche Probleme effizient, die bisher nur schwer zu lösen waren und müssen reversibel sein. Beide Technologien haben neue, besondere Eigenschaften, die wir analysieren und zur Verifikation oder auch zur Optimierung einsetzen.
RCBDD-Theorie
Zur effizienten Beschreibung der Funktionen von konventionellen Schaltkreisen werden Entscheidungsdiagramme verwendet. Für reversible Schaltkreise müssen besondere Entscheidungsdiagramme verwendet werden, deren Eigenschaften noch weitgehend unbekannt sind. Wir untersuchen diese Eigenschaften theoretisch und praktisch durch Evaluation.