Metamorphosys

Viele Anwendungen im Bereich der eingebetteten Systeme erfordern hohe Rechenleistung und eine zeitnahe Anpassung an sich ändernde Umgebungsbedingungen. Hierfür eignen sich adaptive Systeme, die neben der Flexibilität durch Software eine Anpassung der System-Hardware erlauben. In dieser Arbeit wurde ein hardware-basierter Adaptionsansatz untersucht, der eine zeitnahe dynamische Anpassung verfügbarer rekonfigurierbarer Systemressource anhand des überwachten Anwendungsverhaltens ermöglicht. In diesem Zusammenhang ist ein fünfschichtiges Konzept entstanden, das sämtliche Systemschichten mit in den Adaptionsprozess einbindet. Die notwendigen Mechanismen wurden in einen adaptiven Prozessor integriert. Zu vergleichbaren adaptiven Ansätzen werden äquivalente Leistungsergebnisse erzielt und mindestens 20% weniger Ressourcen benötigt. Des Weiteren schaffen diese Untersuchungen die Grundlagen für den Entwurf von Hochgeschwindigkeitsprozessoren mit dynamisch umdefinierbaren Acceleratoren.Many high-performance, embedded applications work in rapidly changing environments. Adaptive systems combine flexibility of software with the possibility of adapting hardware to varying requirements. Reconfigurable computing devices enable hardware architecture changes in response to the changing environment. In this work we develop a new dynamic method, which allow application-specific hardware changes during application runtime. In order to achieve this goal a new method of hardware-based monitoring and controlling is utilized. Because the system hardware layer has a very restricted view in matters of application goals, it is necessary to involve all system layers into the adaptation process. Therefore we develop the Metamorphosys concept. To proof the quality of the concept, the adaptive processor–as an example system component–was developed. Different benchmark programs have shown that the developed adaptive processor equals other approaches in terms of computing performance but show a reduced utilization of hardware-resources by at least 20%. The results of this work are applicable in the domain of the design of high-performance computers, which are based on fast general-purpose processor-cores and additional configurable accelerator devices