Forschung

Die Arbeitsgruppe Technische Informatik befasst sich mit dem Entwurf energie- und ressourceneffizienter Rechnersysteme. Die Forschung erstreckt sich über mehrere Abstraktionsebenen, von der Befehlssatzarchitektur über die Mikroarchitektur bis zu Methoden und Werkzeugen für den Entwurf und die Verifikation digitaler Hardware. Die entwickelten Prozessoren und Beschleuniger werden prototypisch auf FPGAs realisiert und experimentell evaluiert.

Prozessorarchitektur und RISC-V

Ein zentraler Schwerpunkt der Arbeitsgruppe ist die Entwicklung von Prozessorarchitekturen. Untersucht werden sowohl Erweiterungen der offenen Befehlssatzarchitektur RISC-V als auch neuartige Prozessorkonzepte jenseits etablierter Architekturen. Die Arbeiten folgen den Prinzipien von Open Hardware und offenen Standards.

Hardwarearchitekturen für neuronale Netze

Die Arbeitsgruppe entwickelt Hardwarearchitekturen für neuronale Netze. Ein besonderer Fokus liegt auf Spiking Neural Networks (SNNs). Sie bilden das Verhalten biologischer Neuronen genauer ab als konventionelle künstliche neuronale Netze und gelten als vielversprechender Ansatz für besonders energieeffiziente Hardwareimplementierungen.

Approximate Computing

Viele Anwendungen, etwa neuronale Netze, tolerieren geringfügige Rechenungenauigkeiten. Approximate Computing nutzt diese Fehlertoleranz gezielt, um Energiebedarf und Ressourcenverbrauch erheblich zu senken. Gegenstand der Forschung sind Methoden, mit denen sich geeignete Approximationen systematisch identifizieren und umsetzen lassen.

Hardwarebeschreibungssprachen und Entwurfsmethodik

Neben den etablierten Hardwarebeschreibungssprachen VHDL und Verilog kommen moderne Sprachen wie Chisel und Clash zum Einsatz. Sie übertragen Konzepte der Softwaretechnik auf den Hardwareentwurf, insbesondere Parametrisierung, Hardware-Generatoren und funktionale Programmierung. Das erhöht die Produktivität bei der Entwicklung komplexer Systeme und macht den Ansatz technologieunabhängig.

Logiksynthese und formale Verifikation

Die Arbeitsgruppe untersucht Verfahren der Logiksynthese, also der Überführung abstrakter Hardwarebeschreibungen in effiziente Schaltungsimplementierungen. Für die formale Verifikation der Korrektheit werden SAT- und SMT-Solver eingesetzt.

Prototypische Realisierung und Evaluation

Die entwickelten Entwürfe werden auf FPGA-Plattformen implementiert. Energieverbrauch und Ressourcenbedarf werden experimentell evaluiert.

Mitarbeit und Kooperation

Studierende: Die Arbeitsgruppe bietet Bachelor- und Masterarbeiten zu ihren Forschungsthemen an. Diese umfassen häufig den Entwurf eigener Hardware und deren Erprobung auf FPGAs. → Abschlussarbeiten

Promotion: Wenn Sie über Kenntnisse in Rechnerarchitektur und FPGAs verfügen und eine Promotion anstreben, nehmen Sie gern Kontakt mit uns auf. → Kontakt

Industrie: Für Kooperationen im Bereich effizienter Hardware steht die Arbeitsgruppe gern zur Verfügung. → Kontakt