Ein Verfahren zur Integration von Allocation und Binding in das Modulo Scheduling unter Verwendung komplexer Teilschaltungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Peter Zipf
• Fachliche Zuordnung: Rechnerarchitektur, eingebettete und massiv parallele Systeme
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 420658696

Viele aktuelle und zukünftige Problemstellungen mit technischem Kontext, von der Regelungstechnik bis zum Einsatz Neuronaler Netze, erfordern bereits heute Rechenleistungen, die nur von spezialisierten Hardwaresystemen geliefert werden können. Deren Entwurf wird damit zunehmend zu einer Herausforderung. Derzeit wird einerseits, beispielsweise in der Automobilindustrie, ein modellbasierter Entwurfsansatz mit entsprechenden Tools eingesetzt, während andererseits eine langjährige Entwicklung die Verwendung konventioneller Programmiersprachen verfolgt; in beiden Fällen soll der Entwurf aus einer Verhaltensbeschreibung abstrakter, einfacher und schneller gemacht und zusätzlich Flexibilität durch eine gewisse Unabhängigkeit von der Zielhardware erreicht werden. Aktuell bestehen bei beiden Ansätzen jedoch noch große Defizite bezüglich der eingesetzten Optimierungsverfahren und -algorithmen, die sehr oft eine direkte Verwendbarkeit der generierten Hardwaremodelle und somit des Entwurfsverfahrens insgesamt verhindern.Das hier vorgestellte Vorhaben geht drei Grundprobleme der derzeitigen Entwurfsabläufe (Toolflows) an: (1) Die bisher ungünstigen Einschränkungen des Entwurfsraums durch nicht adäquat an die Gegebenheiten des Zielsystems angepasste Vorgabe zur Ressourcenallokation sollen durch eine integrierte Kostenabschätzung für geeignete Teilschaltungen stark vermindert werden. Eine zu entwickelnde Heuristik soll dabei die durch die zugehörige Modellierung wachsende Laufzeit in Schranken halten. (2) Die große Komplexität praxisrelevanter Modelle verhindert bisher ein effizientes Resource Sharing und eine darauf basierende Entwurfsraumexploration. Durch das Arbeiten mit sich wiederholenden Teilschaltungen soll die Modellkomplexität verringert werden. Das Problem der Identifikation hierfür geeigneter Teilschaltungen muss selbst gelöst und in den Allokationsprozess eingebunden werden. (3) Wegen der eingeschränkten Anwendbarkeit des Modulo Scheduling auf realistische Problemgrößen und dessen derzeit unzulänglicher Kombination mit Allokation und Bindung konnte das Potential dieses Verfahrens bisher nicht ausgeschöpft werden. Eine neue ILP-Formulierung, die, basierend auf den selektierten Teilschaltungen, Allokation und Bindung mit integriert, soll hier eine Verbesserung bringen.Einige Vorarbeiten des Antragstellers in diesen Bereichen lassen erwarten, dass die hier vorgeschlagene Herangehensweise über die Identifikation geeigneter Teilschaltungen eine deutliche Verbesserung der insgesamt erzielbaren Ergebnisse erreichen kann. Insgesamt kann so ein wichtiger Schritt bei der Entwurfsautomatisierung und deren praktischem Einsatz etabliert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen