Fachbereich 6 Mathematik/Informatik

Institut für Informatik


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Bachelor- und Masterarbeiten im Bereich anwendungsspezifischer Prozessorarchitekturen

Eine Steigerung von Leistungsfähigkeit und Energieeffizienz mikroelektronischer Systeme kann nicht mehr länger durch eine weitergehende Miniaturisierung der Bauelemente erreicht werden. Technologische und ökonomische Grenzen haben zum Ende des Mooreschen Gesetzes geführt. Daher sind die Entwicklerinnen und Entwickler mehr denn je gefordert, mit neuen Architekturkonzepten zur Verbesserung der Ressourceneffizienz beizutragen (d. h., Kosten reduzieren, Leistungsfähigkeit erhöhen und am besten gleichzeitig den Energiebedarf senken). Ein vielversprechender Ansatz sind Anwendungs- oder Domänen-spezifische Prozessorarchitekturen.

Die Arbeitsgruppe Technische Informatik bietet in diesem Bereich Bachelor- und Masterarbeiten an, die insbesondere auf Open-Source-Architekturen aufsetzen. Einige Beispiele sind im Folgenden exemplarisch skizziert.

Aktuelle Themen für Bachelor- und Masterarbeiten

RISC-V-Prozessor für Deep Learning

RISC-V ist eine offene Befehlssatzarchitektur, die sich sowohl in der Forschung als auch im industriellen Umfeld wachsender Beliebtheit erfreut. Ziel der Arbeit ist es, den Prozessor um neue Funktionen für eine effizientere Berechnung künstlicher neuronaler Netze — insbesondere im Bereich Deep Learning — zu erweitern. Die gefundenen Optimierungen werden mit Hilfe von Beispielprogrammen evaluiert und auf einer FPGA-Plattform evaluiert. Die Spezifikation des Prozessors erfolgt wahlweise in VHDL oder auf höherer Abstraktionsebene in Chisel, einer neuen Hardwarebeschreibungssprache für die Entwicklung von Prozessoren. Abhängig von den Vorkenntnissen sind auch andere Prozessorerweiterungen denkbar, beispielsweise im Hinblick auf Bildverarbeitung, Sicherheit oder Kommunikation.

Ein Open-Source-Prozessor für die Lehre

Im Rahmen der Arbeit soll ein Lehrmodul für die Vorlesung Einführung in die Technische Informatik entwickelt werden, in dessen Rahmen die Architektur eines einfachen Prozessors auf Basis der RISC-V Befehlssatzarchitektur entwickelt wird. Aufbauend auf einfachen Grundschaltungen (Registerbank, ALU, etc.) erfolgt die Beschreibung und Dokumentation der Gesamtarchitektur des Prozessors. Für die Logik-Simulation kommt der Open-Source-Simulator Logisim zum Einsatz.