Embedded System Design (ESD)
Kleiner, schneller, intelligenter - aber auch sicherer?
Viele Produkte verfügen heute über integrierte Elektronik. Allein in einem modernen Mittelkasse-Auto kommen ahlreiche elektronische Systeme zum Einsatz, die den Komfort, die Sicherheit und die Effizienz optimieren. Solche Systeme aus Hard- und Software werden im Bereich Verkehr und Transport auch in der Verkehrsinfrastruktur, in Sicherheitssystemen und in der Koordination von Verkehrs- und Materialflüssen in der Logistik eingesetzt. Im Gesundheitswesen sind eingebettete elektronische Systeme ebenfalls nicht mehr wegzudenken. Sie verbessern die Lebensqualität und bieten verschiedene Möglichkeiten zur Erhaltung und Wiedererlangung der Gesundheit. Beispiele für solche medizinisch relevanten Lösungen sind Hörgeräte, Herzschrittmacher, mobile EKG- oder »Lab-on-Chip«-Geräte, die die Möglichkeiten für Diagnose und Therapie verbessern.
Die schnell voranschreitende Fertigungstechnik hat einige dieser Produkte erst ermöglicht, indem eingebettete Hardware- und Software-Systeme (HW/SW) in immer kleineren und kompakteren Formen hergestellt werden konnten. Für die Industrie und Forschung ergeben sich daraus ständig neue Herausforderungen. So müssen in immer kleineren Produkten immer komplexere Systemarchitekturen untergebracht werde, die zugleich den steigenden Anforderungen moderner Anwendungen an Verarbeitungsgeschwindigkeit und Energieeffizienz genügen müssen. Zudem sorgen die globalisierten Märkte für einen steigenden Zeitdruck bei der Entwicklung und für kürzere Produktzyklen. Die Entwickler stehen zusätzlich unter einem hohen Kostendruck, denn bei Produkten für den Massenmarkt ist der Wettbewerb sehr groß und die Margen sind gering. Hier machen kleinste Preisunterschiede oft den entscheidenden Wettbewerbsvorteil aus. Bei zahlreichen Anwendungen kommt erschwerend hinzu, dass eingebettete HW/SW-Systeme oft in sicherheitskritischen Anwendungen zum Einsatz kommen. Trotz des nicht unerheblichen zeitlichen und ökonomischen Drucks muss die Zuverlässigkeit und Sicherheit dieser Systeme aber unbedingt gewährleistet sein.
Mit diesen Fragestellungen und Herausforderungen beschäftigen sich im OFFIS und an der Universität Oldenburg verschiedene Forschungsgruppen schon seit vielen Jahren. Zu ihren Zielen gehören Modellierung, Analyse sowie Optimierung auf allen Entwurfsebenen und die automatisierte Synthese eingebetteter HW/SW-Systeme hinsichtlich Performance, Energieverbrauch, Herstellungsschwankungen, Alterungseffekten, Umwelteinflüssen, benötigter Chipflächen und letztlich Kosten. Weitere Schwerpunkte bilden die Entwicklung geeigneter Spezifikations-, Verifikations- und Synthese-Methoden für komponenten-basierte Entwurfsprozesse, sowie formaler Analysemethoden zur Absicherung der Anforderungen an die Implementierung.
Im Competence Cluster Embedded System Design wird diese Arbeit übergreifend gebündelt und in einen größeren Kontext überführt. So entstehen Methoden, Werkzeuge und Standards, die eine effiziente und sichere Entwicklung mikroelektronischer eingebetteter Systeme in industriellen Entwurfsprozessen unterstützen.
Personen
B
D
E
F
Prof. Dr.
Martin Fränzle
E-Mail: martin.fraenzle(at)offis.de, Telefon: +49 441 9722-566, Raum: D 119/120
G
I
K
N
Prof. Dr.-Ing.
Wolfgang Nebel
E-Mail: wolfgang.nebel(at)offis.de, Telefon: +49 441 9722-280, Raum: O 21
O
Dr. rer. nat.
Frank Oppenheimer
E-Mail: frank.oppenheimer(at)offis.de, Telefon: +49 441 9722-285, Raum: O128a
P
S
Henning Schlender
E-Mail: henning.schlender(at)informatik.uni-oldenburg.de, Telefon: +49 441 9722-163, Raum: O 92
Dr. rer. nat.
Ingo Stierand
E-Mail: Ingo.Stierand(at)offis.de, Telefon: +49 441 9722-527, Raum: O111
W
Projekte
L
P
Productive4.0
Electronics and ICT as enabler for digital industry and optimized supply chain management covering the entire product lifecycle
Laufzeit: 2017 - 2020S
U
UP2DATE
Intelligent software-UPDATE technologies for safe and secure mixed-criticality and high performance cyber physical systems
Laufzeit: 2020 - 2022Z
Publikationen
2020
A Timed-Value Stream Based ESL Timing and Power Estimation and Simulation Framework for Heterogeneous MPSoCs
Kim Grüttner and Philipp A. Hartmann and Tiemo Fandrey and Kai Hylla and Daniel Lorenz and Stefan Hauck-Stattelmann and Björn Sander and Oliver Bringmann and Wolfgang Nebel and Wolfgang Rosenstiel; International Journal of Parallel Programming; 2020
Capturing Neural-Networks as Synchronous Dataflow Graphs
Daniel Lünemann and Maher Fakih and Kim Grüttner; Methoden und Beschreibungssprachen zur Modellierung und Verifikation von Schaltungen und Systemen (MBMV) 2020; 2020
Functional Test Environment for Time-Triggered Control Systems in Complex MPSoCs
Razi Seyyedi, Sören Schreiner, Maher Fakih, Kim Grüttner and Wolfgang Nebel; Microprocessors and Microsystems; 2020
Static/Dynamic Real-Time Legacy Software Migration - A Comparative Analysis
Irune Yarza and Mikel Azkarate-Askatsua and Peio Onaindia and Philipp Ittershagen and Kim Grüttner and Wolfgang Nebel; 12th Workshop on Rapid Simulation and Performance Evaluation: Methods and Tools (RAPIDO) at HIPEAC’20; 2020
Towards Probabilistic Timing Analysis for SDFGs on Tile Based Heterogeneous MPSoCs
Ralf Stemmer and Hai-Dang Vuy and Kim Grüttner and Sebastien Le Nours and Wolfgang Nebel and Sebastien Pillement; In Proceedings of Embedded Real Time Software and Systems Conference (ERTS 2020); 2020
Virtual Platform Based Development Environments for Low Power, Mixed Level Safety Critical Systems
Duncan Graham and Larry Lapides and Sören Schreiner and Kim Grüttner; Proc. of the Embedded World Conference; 2020
2019
A Design-flow for implementing, validating and evaluating Machine-learning Classifiers on FPGAs
Jan Cordes and Maher Fakih; International Conference on Omni-layer Intelligent systems (COINS); 2019
Design and Analysis of an Online Update Approach for Embedded Microprocessors
Patrick Uven and Philipp Ittershagen and Kim Grüttner; The 6th International Embedded Systems Symposium; 2019
Experimental Evaluation of Probabilistic Execution-Time Modeling and Analysis Methods for SDF Applications on MPSoCs
Ralf Stemmer and Hai-Dang Vu and Kim Grüttner and Sebastien Le Nours and Wolfgang Nebel and Sebastien Pillement; International Conference on Embedded Computer Systems: Architectures, Modeling and Simulation (SAMOS XIX); 2019
Experimental Evaluation of SAFEPOWER Architecture for Safe and Power-Efficient Mixed-Criticality Systems
Maher Fakih, Kim Grüttner, Sören Schreiner, Razi Seyyedi, Patricia Balbastre, Mikel Azkarate-askatsua, Peio Onaindia, Poggi Tomaso, Alina Lenz, Roman Obermaisser, Adele Maleki, Yosab Bebawy, Duncan Graham, Nera González Romero, Elena Quesada Gonzalez, Johnny Öberg, Tage Mohammadat, Timmy Sundström, Salvador Peiró Frasquet; Journal of Low Power Electronics and Applications; 2019
