Skalierbare Entwurfsraumexploration mit Antwortmengenprogrammierung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christian Haubelt; Professor Dr. Torsten Schaub
• Fachliche Zuordnung: Rechnerarchitektur, eingebettete und massiv parallele Systeme ; Bild- und Sprachverarbeitung, Computergraphik und Visualisierung, Human Computer Interaction, Ubiquitous und Wearable Computing
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 269264143

Ziel dieses Forschungsvorhaben ist es, die automatische Entwurfsraumexploration für eingebettete und Cyber-Physische Systeme nachhaltig hinsichtlich Explorationsgeschwindigkeit aber auch Anwendbarkeit zu verbessern. Die Exploration des Entwurfsraums hat zur Aufgabe unterschiedliche optimale Lösungen zur Implementierung eines eingebetteten Systems zu identifizieren. Hierzu werden in diesem Projekt neuartige Methoden zur Synthese und zur Optimierung dieser Systeme basierend auf der Antwortmengenprogrammierung entwickelt und untersucht. Der Anwendungsbereich wird dahingehend erweitert, dass sowohl komplexe statische Entwurfsentscheidungen aber auch Laufzeitenscheidungen während der Exploration berücksichtigt werden können. Der hierdurch aufgespannte Entwurfsraum vergrößert sich dabei enorm, weshalb Verfahren nach dem Stand der Forschung diesen oftmals nicht mehr effektiv explorieren werden können. Weiterhin wir die Effektivität der untersuchten Explorationsverfahren durch die direkte Berücksichtigung von nicht-monotonen Beschränkungen, wie sie typischerweise durch Latenz-, Durchsatz- und Verlustleistungsanforderungen entstehen, während der Exploration gesteigert. Untersucht werden (1) inwieweit die neuen Explorationsverfahren vom Fortschritt im Bereich der Antwortmengenprogrammierung profitieren können, sowie (2) neuartige Ansätze im Bereich der Antwortmengenprogrammierung, die erst eine effektive Entwurfsraumexploration ermöglichen. Zu letzteren zählen insbesondere die Integration von Methoden der Mehrzieloptimierung sowie der Kopplung mit anderen Theorielösern. Während der zweiten Projektphase, wird sich (1) der Fokus von selektiven Methoden zu generativen Ansätzen verschieben, d.h. anstatt von einer statischen Spezifikation von Anwendung und Rechenplattform auszugehen, wird die Rechenplattform während der Entwurfsraumexploration auf Basis einer Komponentenbibliothek für ein gegebenes Anwendungsszenario generiert. Hierzu werden die vielfältigen Lösungsfähigkeiten der Antwortmengenprogrammierung genutzt. Weiterhin wird untersucht, wie (2) Entwurfsentscheidungen teilweise mittels Antwortmengenprogrammierung dynamisch zur Laufzeit getroffen werden können, um auf Änderungen der Spezifikation reagieren zu können. Schließlich werden (3) diese dynamischen Entscheidungen selbst in einer Hintergrundtheorie simuliert, um so eine koordinierte Bewertung der Interaktion von Entwurfszeit- und Laufzeitentscheidungen zu ermöglichen. Ziel ist es, frühzeitig im Entwurfsprozess Garantien für die Qualität von generierten eingebetteten Rechenplattformen für definierte Anwendungsszenarien zu geben. Durch die Erforschung von Entwurfsraumexploration auf Basis der Antwortmengenprogrammierung sind grundlegende Erkenntnisse nicht ausschließlich im Bereich der Entwurfsautomatisierung, sondern auch im Bereich der Antwortmengenprogrammierung zu erwarten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen