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Forschungsprojekte

Das ITIV ist u.a. in folgenden Forschungsprojekten involviert:

 

 

 

Projekt ARAMiS


ARAMiS (Automotive, Railway and Avionics Multicore Systems) hat zum Ziel, durch den Einsatz von Multicore-Technologie in den Mobilitätsdomänen Automobil, Avionik und Bahn die technologische Basis zur weiteren Erhöhung von Sicherheit, Verkehrseffizienz und Komfort zu schaffen.

Die nach der Durchführung dieses Projekts gewonnenen Erkenntnisse bilden zudem das unabdingbare Fundament für die erfolgreiche Vernetzung von Embedded Systems zu Cyber Physical Systems (CPS).

Vor diesem Hintergrund wird das Projekt einen wichtigen Beitrag zum Erhalt und zur Stärkung der weltweiten Wettbewerbsfähigkeit deutscher Unternehmen der Domänen Automobil, Avionik und Bahn leisten.

 

Weitere Informationen (https://www.itiv.kit.edu/4835.php)

 

 

 

 

Projekt ARAMiS II

 

Zukünftige sicherheitskritische Anwendungen in der Automobil- und Luftfahrt-Industrie, aber auch das Zukunftsthema Industrie 4.0 zeigen einen deutlich steigenden Bedarf an digitaler Rechenleistung. Sie wird beispielsweise für hoch automatisierte Fahrzeuge und echtzeitfähig vernetzte Maschinen benötigt. Weiterhin wird dieser Bedarf durch eine immer größere Integration und Interaktion mit anderen Systemen und Services verstärkt.

Diesem Bedarf entspricht, dass auch die Prozessoren von eingebetteten Systemen in nächster Zeit auf Multicore-Technologie basieren werden, die in anderen Anwendungsgebieten wie PCs, Tablets und Smartphones längst erfolgreich verwendet werden. Sicherheitskritische Anwendungen in den genannten Domänen stellen jedoch komplexe zusätzliche Anforderungen, die aktuell nicht oder nur teilweise mit unverhältnismäßig hohem Aufwand erfüllt werden können.

 

Weitere Informationen (https://www.itiv.kit.edu/5159.php)

 

 

 

Projekt ARGO


Verbesserung der Leistung und Reduktion der Kosten, ohne dabei die funktionalen Sicherheit zu beeinflussen, sind die wichtigsten Anforderungen für eingebettete elektronische Systeme zum Beispiel in der Luft- und Raumfahrttechnologie, der Automatisierungstechnik und der Automobilindustrie.

Für viele Anwendungen kann die erforderliche Leistung bei geringem Energieverbrauch nur durch maßgeschneiderte Computer-Plattformen auf Basis von heterogenen Many-Core-Architekturen, die mehrere parallel arbeitende Prozessorkerne auf einem Chip zusammenführen, zur Verfügung gestellt werden. Allerdings ist die Programmierung heterogener Many-Core Prozessoren meist sehr komplex, erfordert spezielle Kenntnisse und die Programme müssen genau auf die Zielplattform zugeschnitten werden. In sicherheitskritischen Anwendungen muss zudem noch eine ausreichend kleine Reaktionszeit der Software in allen denkbaren Situationen sichergestellt werden.

 

Weitere Informationen (https://www.itiv.kit.edu/4833.php)

 

 

 

Projekt InvasIC


Unter dem Begriff Invasives Rechnen wird ein völlig neues Paradigma für den Entwurf und die Programmierung zukünftiger paralleler Rechensysteme erforscht. Die Grundidee besteht darin, parallelen Programmen die Fähigkeit zu verleihen, in einer als Invasion bezeichneten Phase ressourcengewahr Berechnungen auf eine Menge aktuell verfügbarer Ressourcen zu verteilen, und nach paralleler Abarbeitung diese in einer als Rückzug bezeichneten Phase wieder frei zu geben.

Um diese neue Art der selbstadaptiven und ressourcengewahren Programmierung auf zukünftigen MPSoCs (engl. Multi-Processor-Systems-on-a-Chip) effizient zu ermöglichen, bedarf es neuer Programmierkonzepte, Sprachen und Compilern wie auch Laufzeit- bzw. Betriebssystemen sowie revolutionärer Architekturerfindungen, die sich auf die Rekonfigurierbarkeit von sowohl Prozessor-, Verbindungs- als auch Speicher- Ressourcen beziehen.

 

Weitere Informationen (https://www.itiv.kit.edu/4837.php)

 

 

 

Projekt CBM


The Compressed Baryonic Matter Experiment – Timing and Fast Control

 

Das Compressed Baryonic Matter (CBM) Experiment ist eine der großen wissenschaftlichen Säulen der zukünftigen Facility for Antiproton and Ion Research (FAIR) in Darmstadt. Das Ziel des Forschungsprogramms CBM ist es das QCD (quantum chromodynamics) Phasendiagramm im Bereich hoher Baryonendichten mittels hochenergetischen Nucleus-Nucleus Kollisionen zu erforschen.

Dies schließt die Erforschung der Zustandsgleichung von Kernmaterie bei hohen Dichten und die Suche nach den deconfinement und chiral phase transitions ein.

 

Weitere Informationen (https://www.itiv.kit.edu/4839.php)

 

 

 

Detektorentechnologie

Das ITIV ist an Detektoren der weltweit leistungsfähigsten Teilchenbeschleuniger tätig: dem Belle II Detektor des Hochluminositäts-Collider Super KEKb am KEK in Tsukuba, Japan, an dem Compressed Baryonic Matter (CBM) am GSI in Darmstadt, Deutschland und dem Compact Muon Solenoid des Large Hadron Collider (LHC) am CERN, Schweiz.

Mitarbeiter des ITIV beteiligen sich an der Entwicklung von FPGA-Designs für schnelle Datenverarbeitung zur frühzeitigen Datenreduktion direkt an den Detektoren und an der Entwicklung von Systemen und Interfacing-Komponenten zur Synchronisation der Datenverarbeitungselektronik in der Datenauslese von Detektoren.

 

Weitere Informationen (https://www.itiv.kit.edu/4955.php

 

 

Projekt ARMA

 

Sicherheitskritische Systeme benötigen Redundanz zur Fehlererkennung und -behebung. Abhängig von der Anwendung oder dem Ausführungszustand werden dazu verschiedene Arten von Redundanz benötigt: Zweifachredundanz für Fail-Safe-Systeme und Dreifachredundanz oder noch höhere Redundanz für Fail-Operational-Systeme. Zukünftige sicherheitskritische Systeme werden sich durch Modi-Wechsel zwischen Anwendungen verschiedener Kritikalität auszeichnen.

 

Weitere Informationen: ( https://www.itiv.kit.edu/5611.php)

  Projekt PARFAIT

Ob im Prototyping von Digitalschaltungen oder als rekonfigurierbare Beschleuniger, bieten FPGAs vielfältige Einsatzmöglichkeiten. Ihre Performance wird jedoch stark durch den Energieverbrauch und die damit verbundene Erwärmung des FPGA sowie durch hohe Signallaufzeiten im Interconnect-Netzwerk eingeschränkt.

Die DeFET-Transistortechnologie ist ein vielversprechender Ansatz, diesen Problemen zu begegnen. Durch zusätzliche Gates bieten DeFET-Transistoren die Möglichkeit, Timing und Energieverbrauch zu beeinflussen, sowie zwischen N- und P-Kanal-Charakteristik umzuschalten (Ambipolarität). Hierdurch ergeben sich fundamental neue Möglichkeiten für FPGA-Architekturen, welche im Rahmen dieses Projektes untersucht werden.

Weitere Informationen: (https://www.itiv.kit.edu/5497.php)
   

Projekt LAWAL

(Laser-Doppler Windprofilmessung zur aktiven Lastregelung von Windkraftanlagen und zur Standortexploration, gefördert durch das BMWi, FKZ 0325386A)

Die Energiewende ist der Schlüssel zur zukünftigen Energieversorgung Deutschlands. Innerhalb der erneuerbaren Energien ist der Hauptträger die Windkraft, welche in den letzten Jahren einen rasanten Ausbau erlebt hat. Dies führte zu einer Sättigung der wirtschaftlichsten Standorte, was weitere Investitionen erschwert. Neue Möglichkeiten der Effizienzsteigerung müssen deshalb gefunden werden.

In diesem Projekt soll deshalb mit einer Messung der Windgeschwindigkeit vor der Rotorfläche wie in Abb. 2 die Windkraftanlage positiv in ihrer Effizienz und mechanischen Belastung durch eine vorrausschauende Regelung beeinflusst werden.

 

Weitere Informationen (https://www.itiv.kit.edu/4815.php)