Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage die Kenntnisse über die Grundlagen von applikationsspezifischen System und Architekturen anzuwenden. Sie verstehen die unterschiedlichen Kategorien von Bild-/Videoverarbeitungsalgorithmen, welche applikationsspezifische Architekturen erforderlich machen, und die Designbeschränkungen. Sie kennen das Zusammenwirken von applikationsspezifischen Architekturen und Managementtechniken für hohe Leistungs-/Energieeffizienz oder Performance-pro-Leistungs-Effizienz. Den Studierenden sind die modernen Architekturtrends und entsprechende Forschungsthemen bekannt. Darüberhinaus sind sie in der Lage die erlernten Konzepte auf reale Applicationen wie kamerabasierte Verarbeitungssysteme anzuwenden.

Application-Specific Computing Systems sind allgegenwärtig und reichen von Internet-of-things, Automotive, Medical Imaging, Security bis hin zu Consumer Electronics. Die ständig wachsenden Anforderungen der Anwender haben zu einem signifikanten Wachstum fortgeschrittener Rechnerarchitekturen und -systeme geführt. Dies wurde flankiert vom technologischen Fortschritt gemäß Moore's Law. Zusätzlich bringen anspruchsvollere Anwendungsfälle auch steigende Komplexität der Algorithmen und Datenraten mit sich. Ein hervorragendes Beispiel dafür wäre ein Multi-Kamera-System bei dem einerseits die Videoauflösungen bis hin zu Ultra High Definition und Super-Vision Multi-View angestiegen sind, was die Verarbeitung massiver Datenraten erfordert, und andererseits müssen diese Architekturen höchste Designanforderungen bezüglich Leistungs- und Energieverbrauch sowie Flächenbedarf erfüllen. Aus diesem Grund ist der Entwurf solcher applikationsspezifischer Architekturen für hohe Energieeffizienz eine große Herausforderung.

Ziel dieser Vorlesung ist (1) einen Überblick über applikationsspezifische Architekturen und kommerzielle Designtools zu geben, und (2) einen Einblick in innovative Architekturen und Laufzeitsysteme für hoch energieeffiziente application-specific computing Systems zu geben. Besonders Augenmerk wird auf hardware-software collaborative Techniken gelegt werden und darauf wie wichtige applikationsspezifische Characteristika identifiziert und die zugrundeliegenden Rechnerarchitekturen (die die Möglichkeiten zur Berechnung bieten) und sogar die ablaufenden Algorithmen (die die Anforderungen an die Berechnung stellen) adaptiert werden können. Die Techniken und Konzepte werden anhand von realen Anwendungen aus dem Bereich der eingebetteten Bild- und Videoverarbeitung erklärt, die unser tägliches Leben durchdrungen haben.

In dieser Vorlesung werden die folgenden Themen erklärt, in Verbindung mit einer Vorschau auf aktuelle Forschungsarbeiten und praktische Anwendungen von realen application-specific Systems:

• Einführung von applikationsspezifischen Architekturen
• Analyse von applikationsspezifischen Anforderungen hinsichtlich Performance des Algorithmus, Leistungs- und Speicherbedarf
• State-of-the-art Techniken und kommerzielle Entwurfswerkzeuge für application-specific Systems
• Techniken zur Reduktion der Komplexität
• Fortschrittliche Trends für applikationsspezifische (multi/many-core) Rechnerarchitekturen und Entwurfsmethoden
• Fortschrittliche on-chip Speicherarchitekturen und applikationsspezifische Optimierungen und Management
• Laufzeitsysteme für effiziente applikationsgetriebene Ressourcen- und Leistungssteuerung
• Aktuelle Trends für applikationsgetriebene extreme Energieeffizienz, wie Approximate Computing oder Neuromorphic Architecture.

Vorlesungsfolien, Forschungspaper und Präsentation von Beispielen und Rechnungen

!!! Der erste Vorlesungstermin ist am 10.Okt.2019. !!!

Eine Übersicht aller Lehrveranstaltungen (Master), welche von der Embedded Computing Systems Group (191-02) im Wintersemester 2019 angeboten werden, wird am 01.10.2019, 9:00 Uhr im Seminarraum Technische Informatik vorgestellt.

ECTS Aufstellung:

15h ...   Anwesenheit in der Vorlesung/Übung
35h ...   Lösung der Aufgaben
25h ...   Vorbereitung auf die Prüfung
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75h ...  entspricht 3 ECTS

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Beachten Sie: Die Lehrveranstaltung "191.105 Advanced Computer Architecture" ist auch relevant.

Die Studierenden werden auf Grundlage einer abschließenden Prüfung, eines Quiz und eines Kursprojekts bewertet.