TY - THES A1 - Werner, André T1 - Anwendungsorientierte FPGA Architekturen : Virtual Coarse Grained Reconfigurable Array für die Berechnung arithmetischer Operation T1 - Application-oriented FPGA architectures : Virtual Coarse Grained Reconfigurable Array for calculating arithmetic operation N2 - Sowohl in Anlagen mit Hochgeschwindigkeitsrechensystemen als auch in der Industrie in so genannten smarten Problemlösungen spielen Rechenbeschleuniger eine immer bedeutendere Rolle. Diese wissenschaftliche Arbeit befasst mich mit der Untersuchung anwendungsorientierter FPGA-Architekturen, um die Lücke zwischen Performanz und Energieverbrauch zu verkleinern oder gar zu schließen. Sie untersucht zunächst die optimale Granularität einer Architektur für einen Algorithmus. Anhand der Auswertung einer umfangreichen Versuchsreihe mit ca. 650 Simulationen und etwa 200 verschiedenen Architekturen wird versucht einen FPGA mit optimalen Eigenschaften für eine Beschleunigerhardware abzuleiten. Für die Untersuchung wird das Evaluationswerkzeugs Verilog-To-Routing genutzt, dessen Steuerung nebst dem Parsen der Ergebnisse mittels Python automatisiert wird. Basierend auf den Ergebnissen dieser Granularitätsuntersuchung wird die Einführung einer parameterisierbaren CGRA-Architektur beschrieben, welche als Overlay auf einer beliebigen FPGA-Architektur aufgebracht werden kann. Die ersten Ergebnisse einer Evaluation mit einem Faltungsalgorithmus weisen auf Probleme beim Datentransfer zwischen einem Prozessorsystem und dem VCGRA als Beschleuniger hin, weshalb in zusätzliche Module für eine Entspannung dieses Flaschenhalses investiert wird. Aus Überlegungen entstehen so genannte Pre-Fetcher und Datenpuffer, eine Memory Management Unit und eine zentrale Steuerstelle, die Central Control Unit, welche das VCGRA zu einer Gesamtarchitektur ergänzen. Die Entwicklungsschritte und Evaluation dieser zusätzlichen Module erfolgt nun in SystemC, statt in VHDL, um den Zyklus von Design und Evaluation zu verkürzen. Im Zusammenhang mit der Central Control Unit wird ein Maschinencode im Binärformat und ein passender Assemblerbefehlssatz entworfen, um das VCGRA autark zu steuern. Alle Werkzeuge und die Architektur stehen unter Open-Source- Lizenzen der wissenschaftlichen Community zur Verfügung. N2 - Both in plants with high-speed computing systems and in industry in so-called smart problem solutions, computing accelerators play an increasingly important role. This scientific work deals with the investigation of application-oriented FPGA architectures in order to reduce or even close the gap between performance and energy consumption. It first investigates the optimal granularity of an architecture for an algorithm. Based on the evaluation of an extensive series of experiments with about 650 simulations and about 200 different architectures, an attempt is made to derive an FPGA with optimal characteristics for an accelerator hardware. For the investigation the evaluation tool Verilog-To-Routing is used, whose control is automated by means of Python in addition to the parsing of the results. Based on the results of this granularity investigation, the introduction of a parameterizable CGRA architecture is described, which can be applied as an overlay on any FPGA architecture. The first results of an evaluation with a convolutional algorithm indicate problems with the data transfer between a processor system and the VCGRA as accelerator, which is why investments are made in additional modules to relax this bottleneck. Considerations result in so-called pre-fetcher and data buffers, a memory management unit and a central control unit, which complement the VCGRA to form an overall architecture. The development steps and evaluation of these additional modules are now done in SystemC, instead of VHDL, to shorten the cycle of design and evaluation. In conjunction with the central control unit, machine code in binary format and a matching assembly instruction set will be designed to control the VCGRA autonomously. All tools and the architecture are available under open source licenses to the scientific community. KW - FPGA KW - SystemC KW - CGRA KW - Overlay Architektur KW - Beschleuniger KW - Accelerator KW - Overlay architecture KW - VCGRA KW - Field programmable gate array KW - Overlay-Netz KW - SystemC Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-62484 ER - TY - RPRT ED - Reichenbach, Marc ED - Schmailzl, Kurt J.G. T1 - 3rd Workshop on smart medical devices and systems – RC-SMDS ‘22 T1 - 3. Workshop für intelligente medizinische Geräte und Systeme - RC-SMDS 22 N2 - For the third time we were able to hold our PhD workshop "Research is Calling" on smart medical devices and systems, this time in Berlin again. This unique workshop brings together young scientists from computer science and medicine to provide a forum to discuss the very latest approaches to smart medical devices and systems. This year, for the first time, it is possible to publish corresponding workshop proceedings via the publication service of the Brandenburg Technical University (BTU). In our view, this format can create true interdisciplinarity because everyone presents their ideas and interim results to colleagues from a wide variety of disciplines and, conversely, hears and sees the latest from many other specialties. This forum is the vehicle for initiating new collaborations and planning joint research projects. The 'Cottbus project' emerged from personal partnerships between 'technicians' and 'physicians' and was planned from the beginning as a platform and an offer: as a platform for free and fully open scientific exchange and discourse, as an offer to all who are interested, also and gladly beyond Brandenburg. Begun as a "PhD Colloquium", Cottbus' "Research is Calling" is an ideas laboratory for young scientists. Cottbus is to establish a university medical faculty in the next few years as part of the structural change program following the coal phase-out. From our point of view, this lab is an important building block to establish cross-sectional issues right at the interface between medicine and technology, a culture of open discourse and scientific dialogue. The workshop covers the following topics in particular: Smart sensors for medical applications, Low-power wearable sensors, artificial intelligence for medical applications, medical robots, algorithms for medical applications, applications and case studies. Despite the pandemic situation the workshop could be held in presence. In five exciting presentations new ideas and cooperation possibilities were shown. Two keynotes (including Alina Nechyporenko, Marcus Frohme as special guests) and a dinner rounded off the program. At this point we would like to thank all participants, the reviewers, and the organizers, Stefan Scharoba and Kathleen Galke. We look forward to establishing this event as permanent and reaching an ever-growing audience. N2 - Zum dritten Mal konnten wir unseren PhD-Workshop "Research is Calling" zu intelligenten medizinischen Geräten und Systemen in Berlin veranstalten. Dieser einzigartige Workshop bringt junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus der Informatik und der Medizin zusammen und bietet ein Forum, um die neuesten Ansätze für intelligente medizinische Geräte und Systeme zu diskutieren. In diesem Jahr ist es zum ersten Mal möglich, entsprechende Workshop-Papiere über den Publikationsservice der Brandenburgischen Technischen Universität (BTU) zu veröffentlichen. Wir sind der Meinung, dass dieses Format eine einzigartige Interdisziplinarität schafft: Jeder Teilnehmer präsentiert seine Ideen und Zwischenergebnisse vor Kollegen aus den unterschiedlichsten Disziplinen und stellt sich deren kritischen Fragen. Entsprechend ist dieses Forum hervorragend geeignet für die Anbahnung neuer Kooperationen und für die Planung gemeinsamer Forschungsprojekte. Der vorliegende Tagungsband behandelt insbesondere folgende Themen: Intelligente Sensoren für medizinische Anwendungen, energiesparsame tragbare medizinische Geräte, Künstliche Intelligenz für medizinische Anwendungen, medizinische Roboter, Algorithmen für medizinische Anwendungen, Anwendungen und Fallstudien. KW - Low-power device KW - Medical device KW - Robots KW - ECG KW - Bipolar disorder KW - Energiesparsame Geräte KW - Medizinische Geräte KW - Roboter KW - EKG KW - Bipolare Störung KW - Medizintechnik KW - Elektrokardiografie KW - Intelligenter Sensor KW - Roboter KW - Energieeinsparung KW - Konferenzschrift Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-63042 ER -