Low Power Design

Beim Entwurf von On-Chip-Systemen ist heutzutage der Leistungsverbrauch das wichtigste Kriterium. Während andere Entwurfskriterien wie z.B. Performanz früher maßgeblich waren, ist es heute unerlässlich, auf den Leistungsverbrauch hin zu optimieren, da dies der limitierende Faktor ist. Tatsächlich hat der Leistungsverbrauch im letzten Jahrzehnt vieles verändert: die Tatsache, dass es heute Multi-Core Chips anstatt von Single-Core Chips gibt, ist eine direkte Folge des Leistungsverbrauchs. Leistungsverbrauch ist dabei keineswegs nur eine Frage von Hardware, sondern wird auch entscheidend durch die Software und das Betriebssystem bestimmt. Die Vorlesung ist deshalb unverzichtbar für alle, die sich mit On-Chip Systemen auf Hardware-, Software- und Betriebssystemebene beschäftigen. Die Vorlesung gibt deshalb einen Überblick über Entwurfsverfahren, Syntheseverfahren, Schätzverfahren, Softwaretechniken, Betriebssystemstrategien, Schedulingverfahren usw., mit dem Ziel, den Leistungsverbrauch von On-Chip Systemen eingebetteter Systeme zu minimieren unter gleichzeitiger Beibehaltung der geforderten Performance. Sowohl forschungsrelevante als auch bereits etablierte (d.h. in Produkten implementierte) Techniken auf verschiedenen Abstraktionsebenen (vom Schaltkreis zum System) werden in der Vorlesung behandelt. Empfehlungen: Modul: "Entwurf und Architekturen für eingebettete Systeme" Grundkenntnisse aus dem Modul "Optimierung und Synthese Eingebetteter Systeme" sind zum Verständnis dieser Vorlesung hilfreich aber nicht zwingend erforderlich. Die Vorlesung ist gleichermaßen für Informatik-Studenten wie auch für Elektrotechnik-Studenten geeignet. Die Studierenden erlernen für alle Ebenen des Entwurfs Eingebetteter Systeme die Berucksichtigung energie- sparender Maßnahmen bei gleichzeitiger Erhaltung der Rechenleistung. Nach Abschluss der Vorlesung ist der Student/die Studentin in der Lage, den problematischen Energieverbrauch zu erkennen und Maßnahmen zu dessen Beseitigung zu ergreifen.

Allgemeine Informationen

Wichtige Informationen
Smart embedded devices driven by advances in fields as diverse as automotive smart home, to high-tech like lithography or battery technology for IoT devices are now omnipresent in our lives. Today’s consumers have very high expectations from the embedded devices they own. Many emerging technologies such as virtual reality, robotics and artificial intelligence are limited in scope only by the performance of the underlying embedded devices. Unfortunately, performance of embedded devices is inherently constrained both by their limited cost, size as well as heat dissipating capacity and their limited on-board battery. The fact that all contemporary smartphones have multi-core chips running at low frequencies instead of single-core chips running at high frequencies can be attributed directly to the power consumption constraints imposed on them.

The constraints mandate highly optimized hardware-software co-design techniques for embedded devices that allows extraction of maximum performance with minimal power consumption. A good low power design requires all three building blocks of an embedded device – hardware, software and operating system – to work together synergistically. The lectures cover all the three aspects alongside their interactions from a low power design perspective in depth.

The lecture provides an overview of design methods, synthesis tools, estimation models, software techniques, operating system strategies, scheduling algorithms, etc., with the aim of minimizing the power consumption of embedded devices without compromising their performance. Both the research-relevant and industry-prevalent topics at different level of abstractions (from circuit to system) are discussed in this lecture.

Recommendations: Module “Entwurf und Architekturen für eingebettete Systeme”. Basic knowledge from the module “Optimierung und Synthese Eingebetteter Systeme” is helpful but not essential for understanding of this lecture. The lecture is equally suitable for students from both computer science as well as electrical engineering department.

Students are made aware of various low power design optimizations employed in state-of-the-art embedded devices. At the end of the lecture, the students will be able to recognize the challenges involved in crafting efficient low power designs and how to tackle them.

Veranstaltungsdaten

Dozent(en)
Jörg Henkel
Studiengang
Informatik; aber auch Elektrotechnik und weitere Interessierte
Abschluß
Master
SWS
2
Credits
3
Start
15. Apr 2021
Ende
22. Jul 2021
Veranstaltungsart
Vorlesung
Modulart
Wahlfach
Ort
Zoom (online)
Termin
Donnerstags, 10:00 - 11:30
Zyklus
wöchtl.

Allgemein

Sprache
Deutsch
Copyright
All rights reserved

Kontakt

Name
Jörg Henkel
E-Mail
henkel@kit.edu

Verfügbarkeit

Zugriff
Unbegrenzt – wenn online geschaltet
Aufnahmeverfahren
Zur Zeit ist keine Aufnahme möglich.
Veranstaltungszeitraum
15. Apr 2021 - 22. Jul 2021

Für Kursadministration freigegebene Daten

Daten des Persönlichen Profils
Anmeldename
Vorname
Nachname
E-Mail
Matrikelnummer

Zusätzliche Informationen

Objekt-ID
1983716