Dipl.-Inform. Timo Sandmann

  • Engesserstr. 5

    76131 Karlsruhe

Forschung

Sicherheitskritische Multicore-Systeme

Zukünftige sicherheitskritische Anwendungen in der Automobil- und Luftfahrtindustrie zeigen einen deutlich steigenden Bedarf an digitaler Rechenleistung. Sie wird z. B. für hoch automatisierte Fahrzeuge und echtzeitfähig vernetzte Systeme benötigt. Daraus resultiert, dass die hier eingesetzten Prozessoren zukünftig auf Multicore-Technologie basieren müssen. Sicherheitskritische Anwendungen bringen zusätzliche komplexe Anforderungen mit sich, die aktuell nur mit unverhältnismäßig hohem Aufwand erfüllt werden können. Im Fokus der aktuellen Forschung steht vor allem eine Optimierung der Werkzeuge und Plattformen für den effizienten Einsatz der Multicore-Technologie im sicherheitskritischen Umfeld.

Modellbasierte Entwicklung für virtualisierte Systeme

Im Umfeld komplexer sicherheitskritischer Systeme ist die modellbasiere Entwicklung von Hard- und Software-Architekturen Stand der Technik. Insbesondere beim Einsatz von Multicore-Plattformen und dem Einsatz von Virtualisierung für dynamische und heterogenen Systeme ergeben sich aber besondere Herausforderungen bezüglich Echtzeitfähigkeit und Determinismus. Dies betrifft beispielsweise die optimale Verteilung von Applikationen auf Prozessorkerne und virtuelle Maschinen, sowie eine geeignete Partitionierung von Funktionen zur besseren Wiederverwendbarkeit. Moderne modellbasierte Entwurfsansätze werden erforscht, um diese Komplexität besser beherrschen zu können.

Lehre

Praktikum System-on-Chip

Offene studentische Arbeiten
Titel

Betreute abgeschlossene studentische Arbeiten (Auswahl)

  • MA: „Durchgängiger Modellierungsansatz einer heterogenen Multicore-Architektur “
  • MA: „Mixed-criticality Programmable Logic Control System“
  • MA: „Entwicklung einer heterogenen Hardware/Software-Architektur für Fail-Operational-Systeme“
  • MA: „Hardwareunterstützung für gemeinsam genutzte Ressourcen in heterogenen Multicores basierend auf der Zynq-Architektur“
  • MA: „Performance Evaluation of Next Generation Processor for Space Application“
  • MA: „Evaluation der Zynq programmable SoC Architektur für Car-2-X-Anwendungen”
  • MA: „Konzept und Implementierung einer Virtualisierungsunterstützung für Hardwarebeschleuniger“
  • BA: „Evaluation von Mechanismen zur gemeinsamen Nutzung von Hardware-Beschleunigern in Multicore-Systemen“

Publikationen


2021
Zeitschriftenaufsätze
Model-based configuration of access protection units for multicore processors in embedded systems.
Dörr, T.; Sandmann, T.; Becker, J.
2021. Microprocessors and microsystems, 87, Article no: 104377. doi:10.1016/j.micpro.2021.104377
Achieving cost-efficient fail-operational behavior based on inherent redundancy at the system level.
Dörr, T.; Sandmann, T.; Friederich, P.; Leitner, A.; Becker, J.
2021. Microprocessors and microsystems, 87, Aricle no: 104380. doi:10.1016/j.micpro.2021.104380
Proceedingsbeiträge
Employing the Concept of Multilevel Security to Generate Access Protection Configurations for Automotive On-Board Networks.
Dörr, T.; Sandmann, T.; Mohr, H.; Becker, J.
2021. 2021 24th Euromicro Conference on Digital System Design (DSD), 107–114, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/DSD53832.2021.00026
2020
Proceedingsbeiträge
An Approach to Cost-Efficient Fault Tolerance in Inherently Redundant Fail-Operational Systems.
Dörr, T.; Sandmann, T.; Friederich, P.; Leitner, A.; Becker, J.
2020. 2020 23rd Euromicro Conference on Digital System Design (DSD), 630–637, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/DSD51259.2020.00103
A Formal Model for the Automatic Configuration of Access Protection Units in MPSoC-Based Embedded Systems.
Dörr, T.; Sandmann, T.; Becker, J.
2020. 2020 23rd Euromicro Conference on Digital System Design (DSD), 596–603, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/DSD51259.2020.00098
2019
Proceedingsbeiträge
Leveraging the Partial Reconfiguration Capability of FPGAs for Processor-Based Fail-Operational Systems.
Dörr, T.; Sandmann, T.; Schade, F.; Bapp, F. K.; Becker, J.
2019. Applied Reconfigurable Computing – 15th International Symposium, ARC 2019, Darmstadt, 9.-11. April 2019, 96–111, Springer. doi:10.1007/978-3-030-17227-5_8
2018
Forschungsberichte/Preprints
Towards Fail-Operational Systems on Controller Level Using Heterogeneous Multicore SoC Architectures and Hardware Support.
Bapp, F. K.; Dörr, T.; Sandmann, T.; Schade, F.; Becker, J.
2018. SAE International. doi:10.4271/2018-01-1072
2017
Zeitschriftenaufsätze
Hardware/software trade-offs for shared resources virtualization in mixed-criticality automotive multicore systems.
Sandmann, T.; Richter, A.; Heyszl, J.; Lübbers, E.
2017. Information technology, 59 (5), 223–231. doi:10.1515/itit-2017-0018
The promised future of multi-core processors in avionics systems.
Sander, O.; Bapp, F.; Dieudonne, L.; Sandmann, T.; Becker, J.
2017. CEAS Aeronautical Journal, 8 (1), 143–155. doi:10.1007/s13272-016-0228-x
2016
Proceedingsbeiträge
Programmable Logic as Device Virtualization Layer in Heterogeneous Multicore Architectures.
Bapp, F. K.; Sander, O.; Sandmann, T.; Stoll, H.; Becker, J.
2016. 12th International Symposium on Applied Reconfigurable Computing, ARC 2016; Mangaratiba; Brazil; 22 March 2016 through 24 March 2016. Ed.: V. Bonato, 273–286, Springer International Publishing. doi:10.1007/978-3-319-30481-6_22
2015
Proceedingsbeiträge
On-demand reconfiguration for coprocessors in mixed criticality multicore systems.
Viet Vu, D.; Sander, O.; Sandmann, T.; Heidelberger, J.; Baehr, S.; Becker, J.
2015. 2015 International Conference on High Performance Computing & Simulation (HPCS), Amsterdam, Netherlands, 20–24 July 2015. Ed.: Waleed W. Smari, 569–576, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/HPCSim.2015.7237094
Two Architecture Approaches for MILS Systems in Mobility Domains (Automobile, Railway and Avionik).
Adam, D.; Tverdyshev, S.; Rolfes, C.; Sandmann, T.; Baehr, S.; Sander, O.; Becker, J.; Baumgarten, U.
2015. International Workshop on MILS: Architecture and Assurance for Secure Systems (MILS 2015), 20.01.2015, Amsterdam
Embedded Virtualization Approaches for Ensuring Safety and Security within E/E Automotive Systems.
Reinhardt, D.; Adam, D.; Lubbers, E.; Amarnath, R.; Schneider, R.; Gansel, S.; Schnitzer, S.; Herber, C.; Sandmann, T.; Michel, H. U.; Kaule, D.; Olkun, D.; Rehm, M.; Harnisch, J.; Richter, A.; Baehr, S.; Sander, O.; Becker, J.; Baumgarten, U.; Theiling, H.
2015. Embedded World Conference, Nürnberg, February 24 - 26, 2015
On-Demand Reconfiguration for Coprocessors in Mixed Criticality Multicore Systems.
Viet Vu, D.; Sander, O.; Sandmann, T.; Heidelberger, J.; Baehr, S.; Becker, J.
2015. 7th International Workshop on Dependable Many-Core Computing (DMCC 2015), Amsterdam, July 20 – July 24, 2015
Forschungsberichte/Preprints
Adapting Commercial Off-The-Shelf Multicore Processors for Safety-Related Automotive Systems Using Online Monitoring.
Bapp, F. K.; Sander, O.; Sandmann, T.; Vu Duy, V.; Baehr, S.; Becker, J.
2015. SAE International. doi:10.4271/2015-01-0280
2014
Proceedingsbeiträge
Architectural Measures Against Radiation Effects in Multicore SoC for Safety Critical Applications.
Sander, O.; Bapp, F.; Sandmann, T.; Viet Vu, D.; Baehr, S.; Becker, J.
2014. IEEE 57th Midwest Symposium on Circuits and Systems (MWSCAS 14), 3-6 Aug. 2014, College Station, TX, USA. doi:10.1109/MWSCAS.2014.6908502
Hardware virtualization support for shared resources in mixed-criticality multicore systems.
Sander, O.; Sandmann, T.; Viet Vu, D.; Baehr, S.; Bapp, F.; Becker, J.; Michel, H. U.; Kaule, D.; Adam, D.; Lubbers, E.; Hairbucher, J.; Richter, A.; Herber, C.; Herkersdorf, A.
2014. 17th Design, Automation and Test in Europe, DATE 2014; Dresden; Germany; 24 - 28 March 2014, Art.Nr. 6800282. doi:10.7873/date.2014.081
Virtualization Support for FPGA-based Coprocessors Connected via PCI Express to an Intel Multicore Platform.
Viet Vu, D.; Sandmann, T.; Baehr, S.; Sander, O.; Becker, J.
2014. IEEE 28th International Parallel & Distributed Processing Symposium Workshops : proceedings : IPDPSW 2014 : 19-23 May 2014, Phoenix, Arizona, 305–310, IEEE Computer Society. doi:10.1109/IPDPSW.2014.42
Enabling Partial Reconfiguration for Coprocessors in Mixed Criticality Multicore Systems Using PCI Express Single-Root I/O Virtualization.
Vu, D. V.; Sander, O.; Sandmann, T.; Baehr, S.; Heidelberger, J.; Becker, J.
2014. 2014 International Conference on ReConFigurable Computing and FPGAs (ReConFig 2014), Cancun, Mexico, December 8 - 10, 2014. Ed.: M. Huebner, 38–75, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/ReConFig.2014.7032516
A Flexible Interface Architecture for Reconfigurable Coprocessors in Embedded Multicore Systems using PCIe Single-Root I/O Virtualization.
Sander, O.; Sandmann, T.; Baehr, S.; Viet Vu, D.; Lubbers, E.; Becker, J.
2014. The 2014 International Conference on Field-Programmable Technology (ICFPT 2014), Shanghai, China, December 10 - 12, 2014. Ed.: J. Chen, 223–226, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). doi:10.1109/FPT.2014.7082780
2013
Proceedingsbeiträge
Hardware based Coprocessor Scheduling for Safety Critical Applications in Automotive and Avionics.
Sander, O.; Sandmann, T.; Viet Vu, D.; Bapp, F.; Becker, J.
2013. International Conference on Computing, Networking and Communications (ICNC 2014), Honolulu, Hawaii, USA, February 3-6, 2014