inf311 - Low Energy System Design (Vollständige Modulbeschreibung)

Dieses Modul führt ein in die Themengebiete der Verlustleistungsabschätzung, sowie der Verlustleistungsoptimierung.
Fachkompetenzen
Die Studierenden:

• diskutieren die grundlegende Verlustleistungsproblematik
• charakterisieren den anforderungsgetriebenen Entwurf eingebetteter Systeme,
• benennen gängige Verlustleistungsanalyse- und Optimierungsmethoden,
• entwerfen eingebettete Systeme mit gängigen Entwurfs- und Analysewerkzeugen,
• entwerfen verlustleistungsoptimierte eingebettete Systeme

Methodenkompetenzen
Die Studierenden:

• modellieren von Systemen mit einer Hardware-Beschreibungssprache
• analysieren und modellieren Hardwarekomponenten
• nehmen Mehrzieloptimierungen von Systemen vor

Sozialkompetenzen 
Die Studierenden:

• konstruieren Lösungen zu gegebenen Problemen in Gruppen
• diskutieren ihre Ergebnisse fachlich und sachlich angemessen

Selbstkompetenzen
Die Studierenden:

• erkennen die Grenzen ihrer Belastbarkeit bei der Modellierung von Systemen, bzw. Teilaspekte dieser

Nach Moore's Law verdoppelt sich die Zahl der auf einem Computerchip integrierbaren Transistoren alle zwei Jahre. Neue Schaltungen werden darüber hinaus mit immer größeren Geschwindigkeiten betrieben. Diese Entwicklung führt nicht nur zu der gewünschten Zunahme an verfügbarer Funktionalität, sondern auch zum Anstieg der elektrischen Leistungsaufnahme dieser Systeme. Die Leistungsaufnahme integrierter Schaltungen ist aus zwei Blickwinkeln problematisch: Zum einen muss die Leistung dem System zugeführt, zum anderen die entstehende Wärme abgeführt werden. Eine erhöhte Leistungsaufnahme führt daher zu sinkenden Batterie- und Akkubetriebszeiten und erhöhten Energiekosten. Die Wärmeentwicklung von integrierten Schaltungen reduziert ihre Zuverlässigkeit und Lebensdauer. Die notwendigen Kühlungsmaßnahmen (Keramikgehäuse, Kühlkörper, Lüfter, etc.) erhöhen die Systemkosten. Heutzutage ist es beim Entwurf eingebetteter Systeme notwendig, die Quellen von Verlustleistung und die Auswirkungen auf die Wärmeentwicklung zu kennen, um die Zuverlässigkeit und die Kosten im Betrieb berücksichtigen zu können. Dieses Modul führt ein in die Themengebiete der Verlustleistungsabschätzung, sowie der Verlustleistungsoptimierung.

• Designing CMOS Circuits for Low Power – Dimitros Kaushik Roy, Christian Piguet et al.
• Leakage in Nanometer CMOS Technologies – F. Kesel, R. Bartholomä
• Folien der Veranstaltungen „Eingebettete Systeme I+II“ von Professor Dr.-Ing. Wolfgang Nebel
• Foliensammlungen sowie Handbücher und Datenblätter der verwendeten Hardware und Handbücher der Entwicklungswerkzeuge

Am Ende der Vorlesungszeit

Fachpraktische Übung und mündliche Prüfung