Reconfigurable Computing Cluster
Entwicklung und Evaluierung von Entwurfstechniken für Rekonfigurierbare Systeme
Der RCC, oder Reconfigurable Computing Cluster, ist ein Computer-Cluster zu dessen Aufbau sich 8 Professuren der Fakultät für Informatik zusammengeschlossen haben, um gemeinsam im Bereich rekonfigurierbarer Systeme Forschungsarbeiten durchzuführen.
Die beteiligten Professuren sind:
- Technische Informatik
- Rechnerarchitektur und Mikroprogrammierung
- Praktische Informatik
- Theoretische Informatik und Informationssicherheit
- Graphische Datenverarbeitung und Visualisierung
- Künstliche Intelligenz
- Informationssysteme und Softwaretechnologie
- Theoretische Informatik
Vision
Zusammenschaltung von existierenden Komponenten
Rekonfigurierbare Rechnersysteme spielen eine zunehmend große Rolle, da sie durch den Zusammenschluß aus z.T. existierenden Komponenten mit geeigneten schnellen Netzwerken zusammengeschaltet werden können. Dies kann im Vergleich zu monolithischen parallelen Systemen einen erheblichen Kostenvorteil bringen.
Erhöhung der Ausfallsicherheit
Mit rekonfigurierbaren Rechnersystemen kann auch die Ausfallsicherheit erhöht werden: Auf den Ausfall einer Komponente reagieren diese Systeme mit Rekonfigurierung, um den Ausfall entsprechend auszugleichen.
Dynamische Anpassung an veränderte Anforderungsprofile
Als eine weitere Anwendung bietet sich die dynamische Anpassung an veränderte Anforderungsprofile an, wobei stark ausgelastete Ressourcen durch Rekonfigurierung verstärkt werden bzw. die Zusammenschaltung der Hardware so verändert wird, daß sie die neuen Aufgaben effizienter erfüllen kann.
Dynamische Anpassung an eine veränderte Strukturen
Insbesondere in Systemen, die aus beweglichen Teilsystemen bestehen, kann es passieren, daß bestimmte (ehemalige) Nachbarn nicht mehr erreichbar sind. Dies führt dazu, daß sich das System an die neue Situation anpassen, d.h. sich rekonfigurieren, muss.
Aufgabe
Die Techniken zum Entwurf rekonfigurierbarer Rechensysteme steckt noch in den Kinderschuhen und es bedarf intensiver Forschung auf diesem Gebiet.
Ein wesentliches Ergebnis der Forschung soll die Möglichkeit sein, Entwicklern Techniken an die Hand zu geben, mit denen sie in der Lage sind rekonfigurierbare Systeme schnell und effizient zu entwickeln bzw. für ihre Applikationen zu nutzen.
Die Programmierung rekonfigurierbarer Systeme ist ein Schwerpunkt der Fakultät für Informatik. Ein wesentlicher Gesichtspunkt ist dabei die Betrachtung von Rekonfiguration auf verschiedenen Abstraktionsebenen und Anwendungsgebieten. Leitlinien sind die Granularitätsebene der Rekonfiguration sowie die Lokalität und die Untersuchung der Handhabung dieser Klasse von Systemen. Mit dem RCC steht nun eine Hardwareplattform zur Verfügung, mit der diese Aspekte untersucht werden können.
Struktur
Der RCC besteht aus vier Sub-Clustern und Infrastruktur zur Verwaltung des Gesamtsystems:
- Der Hardware-Software Rekonfigurations-Cluster ist auf eine feine Granulatität ausgerichtet. Hier werden Aspekte der Implementierung und Kommunikation betrachtet. Aufgrund der Wechselwirkungen zwischen den Hardware- und Softwareimplementierungen steht deren enge Kopplung im Vordergrund.
- Der Architekturcluster ermöglicht dagegen die Betrachtung der Rekonfiguration auf grobgranularen Architekturen. Insbesondere können hier Aspekte der losen Kopplung leistungsfähiger Computing-Componenten analysiert werden.
- Neben diesen eher hardwareorientierten Aspekten wird der Entwurfscluster zur Untersuchung und Entwicklung von Software zur Systemrekonfiguration benötigt. Dies schließt Anwendungssoftware sowie das Betriebssystem ein. Weiterhin werden mit diesem Sub-Cluster komplexe Simulationen zur Evaluierung spezieller Rekonfigurationseigenschaften bei unterschiedlichen Last- und Anforderungsprofilen durchgeführt.
- Um eine möglichst praxisnahe Anforderungsanalyse durchzuführen ist es notwendig aktuelle Anwendungen zu untersuchen und erarbeitete Konzepte möglichst zeitig zu überprüfen. Zu diesem Zweck sollen insbesondere Graphikalgorithmen verwendet werden, für die der Anwendungscluster Spezialhardware zur Verfügung stellt.
