Development of an image converter of radical design

A long term investigation of thin film sensors, monolithic photo-field effect transistors, and epitaxially diffused phototransistors and photodiodes to meet requirements to produce acceptable all solid state, electronically scanned imaging system, led to the production of an advanced engineering model camera which employs a 200,000 element phototransistor array (organized in a matrix of 400 rows by 500 columns) to secure resolution comparable to commercial television. The full investigation is described for the period July 1962 through July 1972, and covers the following broad topics in detail: (1) sensor monoliths; (2) fabrication technology; (3) functional theory; (4) system methodology; and (5) deployment profile. A summary of the work and conclusions are given, along with extensive schematic diagrams of the final solid state imaging system product

The 1992 4th NASA SERC Symposium on VLSI Design

Papers from the fourth annual NASA Symposium on VLSI Design, co-sponsored by the IEEE, are presented. Each year this symposium is organized by the NASA Space Engineering Research Center (SERC) at the University of Idaho and is held in conjunction with a quarterly meeting of the NASA Data System Technology Working Group (DSTWG). One task of the DSTWG is to develop new electronic technologies that will meet next generation electronic data system needs. The symposium provides insights into developments in VLSI and digital systems which can be used to increase data systems performance. The NASA SERC is proud to offer, at its fourth symposium on VLSI design, presentations by an outstanding set of individuals from national laboratories, the electronics industry, and universities. These speakers share insights into next generation advances that will serve as a basis for future VLSI design

The Fifth NASA Symposium on VLSI Design

The fifth annual NASA Symposium on VLSI Design had 13 sessions including Radiation Effects, Architectures, Mixed Signal, Design Techniques, Fault Testing, Synthesis, Signal Processing, and other Featured Presentations. The symposium provides insights into developments in VLSI and digital systems which can be used to increase data systems performance. The presentations share insights into next generation advances that will serve as a basis for future VLSI design

Embedded System Design

A unique feature of this open access textbook is to provide a comprehensive introduction to the fundamental knowledge in embedded systems, with applications in cyber-physical systems and the Internet of things. It starts with an introduction to the field and a survey of specification models and languages for embedded and cyber-physical systems. It provides a brief overview of hardware devices used for such systems and presents the essentials of system software for embedded systems, including real-time operating systems. The author also discusses evaluation and validation techniques for embedded systems and provides an overview of techniques for mapping applications to execution platforms, including multi-core platforms. Embedded systems have to operate under tight constraints and, hence, the book also contains a selected set of optimization techniques, including software optimization techniques. The book closes with a brief survey on testing. This fourth edition has been updated and revised to reflect new trends and technologies, such as the importance of cyber-physical systems (CPS) and the Internet of things (IoT), the evolution of single-core processors to multi-core processors, and the increased importance of energy efficiency and thermal issues

Embedded System Design

A unique feature of this open access textbook is to provide a comprehensive introduction to the fundamental knowledge in embedded systems, with applications in cyber-physical systems and the Internet of things. It starts with an introduction to the field and a survey of specification models and languages for embedded and cyber-physical systems. It provides a brief overview of hardware devices used for such systems and presents the essentials of system software for embedded systems, including real-time operating systems. The author also discusses evaluation and validation techniques for embedded systems and provides an overview of techniques for mapping applications to execution platforms, including multi-core platforms. Embedded systems have to operate under tight constraints and, hence, the book also contains a selected set of optimization techniques, including software optimization techniques. The book closes with a brief survey on testing. This fourth edition has been updated and revised to reflect new trends and technologies, such as the importance of cyber-physical systems (CPS) and the Internet of things (IoT), the evolution of single-core processors to multi-core processors, and the increased importance of energy efficiency and thermal issues

Predictable mapping of streaming applications on multiprocessors

Het ontwerp van nieuwe consumentenelektronica wordt voortdurend complexer omdat er steeds meer functionaliteit in deze apparaten ge¨integreerd wordt. Een voorspelbaar ontwerptraject is nodig om deze complexiteit te beheersen. Het resultaat van dit ontwerptraject zou een systeem moeten zijn, waarin iedere applicatie zijn eigen taken binnen een strikte tijdslimiet kan uitvoeren, onafhankelijk van andere applicaties die hetzelfde systeem gebruiken. Dit vereist dat het tijdsgedrag van de hardware, de software, evenals hun interactie kan worden voorspeld. Er wordt vaak voorgesteld om een heterogeen multi-processor systeem (MPSoC) te gebruiken in moderne elektronische systemen. Een MP-SoC heeft voor veel applicaties een goede verhouding tussen rekenkracht en energiegebruik. Onchip netwerken (NoCs) worden voorgesteld als interconnect in deze systemen. Een NoC is schaalbaar en het biedt garanties wat betreft de hoeveelheid tijd die er nodig is om gegevens te communiceren tussen verschillende processoren en geheugens. Door het NoC te combineren met een voorspelbare strategie om de processoren en geheugens te delen, ontstaat een hardware platform met een voorspelbaar tijdsgedrag. Om een voorspelbaar systeem te verkrijgen moet ook het tijdsgedrag van een applicatie die wordt uitgevoerd op het platform voorspelbaar en analyseerbaar zijn. Het Synchronous Dataflow (SDF) model is erg geschikt voor het modelleren van applicaties die werken met gegevensstromen. Het model kan vele ontwerpbeslissingen modelleren en het is mogelijk om tijdens het ontwerptraject het tijdsgedrag van het systeem te analyseren. Dit proefschrift probeert om applicaties die gemodelleerd zijn met SDF grafen op een zodanige manier af te beelden op een NoC-gebaseerd MP-SoC, dat garanties op het tijdsgedrag van individuele applicaties gegeven kunnen worden. De doorstroomsnelheid van een applicatie is vaak een van de belangrijkste eisen bij het ontwerpen van systemen voor applicaties die werken met gegevensstromen. Deze doorstroomsnelheid wordt in hoge mate be¨invloed door de beschikbare ruimte om resultaten (gegevens) op te slaan. De opslagruimte in een SDF graaf wordt gemodelleerd door de pijlen in de graaf. Het probleem is dat er een vaste grootte voor de opslagruimte aan de pijlen van een SDF graaf moet worden toegewezen. Deze grootte moet zodanig worden gekozen dat de vereiste doorstroomsnelheid van het systeem gehaald wordt, terwijl de benodigde opslagruimte geminimaliseerd wordt. De eerste belangrijkste bijdrage van dit proefschrift is een techniek om de minimale opslagruimte voor iedere mogelijke doorstroomsnelheid van een applicatie te vinden. Ondanks de theoretische complexiteit van dit probleem presteert de techniek in praktijk goed. Doordat de techniek alle mogelijke minimale combinaties van opslagruimte en doorstroomsnelheid vindt, is het mogelijk om met situaties om te gaan waarin nog niet alle ontwerpbeslissingen zijn genomen. De ontwerpbeslissingen om twee taken van een applicatie op ´e´en processor uit te voeren, zou bijvoorbeeld de doorstroomsnelheid kunnen be¨invloeden. Hierdoor is er een onzekerheid in het begin van het ontwerptraject tussen de berekende doorstroomsnelheid en de doorstroomsnelheid die daadwerkelijk gerealiseerd kan worden als alle ontwerpbeslissingen zijn genomen. Tijdens het ontwerptraject moeten de taken waaruit een applicatie is opgebouwd toegewezen worden aan de verschillende processoren en geheugens in het systeem. Indien meerdere taken een processor delen, moet ook de volgorde bepaald worden waarin deze taken worden uitgevoerd. Een belangrijke bijdrage van dit proefschrift is een techniek die deze toewijzing uitvoert en die de volgorde bepaalt waarin taken worden uitgevoerd. Bestaande technieken kunnen alleen omgaan met taken die een ´e´en-op-´e´en relatie met elkaar hebben, dat wil zeggen, taken die een gelijk aantal keren uitgevoerd worden. In een SDF graaf kunnen ook complexere relaties worden uitgedrukt. Deze relaties kunnen omgeschreven worden naar een ´e´en-op-´e´en relatie, maar dat kan leiden tot een exponenti¨ele groei van het aantal taken in de graaf. Hierdoor kan het onmogelijk worden om in een beperkte tijd alle taken aan de processoren toe te wijzen en om de volgorde te bepalen waarin deze taken worden uitgevoerd. De techniek die in dit proefschrift wordt gepresenteerd, kan omgaan met de complexe relaties tussen taken in een SDF graaf zonder de vertaling naar de ´e´en-op-´e´en relaties te maken. Dit is mogelijk dankzij een nieuwe, effici¨ente techniek om de doorstroomsnelheid van SDF grafen te bepalen. Nadat de taken van een applicatie toegewezen zijn aan de processoren in het hardware platform moet de communicatie tussen deze taken op het NoC gepland worden. In deze planning moet voor ieder bericht dat tussen de taken wordt verstuurd, worden bepaald welke route er gebruikt wordt en wanneer de communicatie gestart wordt. Dit proefschrift introduceert drie strategie¨en voor het versturen van berichten met een strikte tijdslimiet. Alle drie de strategie¨en maken maximaal gebruik van de beschikbare vrijheid die moderne NoCs bieden. Experimenten tonen aan dat deze strategie¨en hierdoor effici¨enter omgaan met de beschikbare hardware dan bestaande strategie¨en. Naast deze strategie¨en wordt er een techniek gepresenteerd om uit de ontwerpbeslissingen die gemaakt zijn tijdens het toewijzen van taken aan de processoren alle tijdslimieten af te leiden waarbinnen de berichten over het NoC gecommuniceerd moeten worden. Deze techniek koppelt de eerder genoemde techniek voor het toewijzen van taken aan processoren aan de drie strategie¨en om berichten te versturen over het NoC. Tenslotte worden de verschillende technieken die in dit proefschrift worden ge¨introduceerd gecombineerd tot een compleet ontwerptraject. Het startpunt is een SDF graaf die een applicatie modelleert en een NoC-gebaseerd MP-SoC platform met een voorspelbaar tijdsgedrag. Het doel van het ontwerptraject is het op een zodanige manier afbeelden van de applicatie op het platform dat de doorstroomsnelheid van de applicatie gegarandeerd kan worden. Daarnaast probeert het ontwerptraject de hoeveelheid hardware die gebruikt wordt te minimaliseren. Er wordt een experiment gepresenteerd waarin drie verschillende multimedia applicaties (H.263 encoder/decoder en een MP3 decoder) op een NoCgebaseerd MP-SoC worden afgebeeld. Dit experiment toont aan dat de technieken die in dit proefschrift worden voorgesteld, gebruikt kunnen worden voor het ontwerpen van systemen met een voorspelbaar tijdsgedrag. Hiermee is het voorgestelde ontwerptraject het eerste traject dat een met een SDF-gemodelleerde applicatie op een NoC-gebaseerd MP-SoC kan afbeelden, terwijl er garanties worden gegeven over de doorstroomsnelheid van de applicatie

On reliability and performance analyses of IEC 61850 for digital SAS

fi=vertaisarvioitu|en=peerReviewed

Energy Efficient Techniques For Algorithmic Analog-To-Digital Converters

Analog-to-digital converters (ADCs) are key design blocks in state-of-art image, capacitive, and biomedical sensing applications. In these sensing applications, algorithmic ADCs are the preferred choice due to their high resolution and low area advantages. Algorithmic ADCs are based on the same operating principle as that of pipelined ADCs. Unlike pipelined ADCs where the residue is transferred to the next stage, an N-bit algorithmic ADC utilizes the same hardware N-times for each bit of resolution. Due to the cyclic nature of algorithmic ADCs, many of the low power techniques applicable to pipelined ADCs cannot be directly applied to algorithmic ADCs. Consequently, compared to those of pipelined ADCs, the traditional implementations of algorithmic ADCs are power inefficient. This thesis presents two novel energy efficient techniques for algorithmic ADCs. The first technique modifies the capacitors' arrangement of a conventional flip-around configuration and amplifier sharing technique, resulting in a low power and low area design solution. The other technique is based on the unit multiplying-digital-to-analog-converter approach. The proposed approach exploits the power saving advantages of capacitor-shared technique and capacitor-scaled technique. It is shown that, compared to conventional techniques, the proposed techniques reduce the power consumption of algorithmic ADCs by more than 85\%. To verify the effectiveness of such approaches, two prototype chips, a 10-bit 5 MS/s and a 12-bit 10 MS/s ADCs, are implemented in a 130-nm CMOS process. Detailed design considerations are discussed as well as the simulation and measurement results. According to the simulation results, both designs achieve figures-of-merit of approximately 60 fJ/step, making them some of the most power efficient ADCs to date

Energy Efficient Techniques For Algorithmic Analog-To-Digital Converters

Analog-to-digital converters (ADCs) are key design blocks in state-of-art image, capacitive, and biomedical sensing applications. In these sensing applications, algorithmic ADCs are the preferred choice due to their high resolution and low area advantages. Algorithmic ADCs are based on the same operating principle as that of pipelined ADCs. Unlike pipelined ADCs where the residue is transferred to the next stage, an N-bit algorithmic ADC utilizes the same hardware N-times for each bit of resolution. Due to the cyclic nature of algorithmic ADCs, many of the low power techniques applicable to pipelined ADCs cannot be directly applied to algorithmic ADCs. Consequently, compared to those of pipelined ADCs, the traditional implementations of algorithmic ADCs are power inefficient. This thesis presents two novel energy efficient techniques for algorithmic ADCs. The first technique modifies the capacitors' arrangement of a conventional flip-around configuration and amplifier sharing technique, resulting in a low power and low area design solution. The other technique is based on the unit multiplying-digital-to-analog-converter approach. The proposed approach exploits the power saving advantages of capacitor-shared technique and capacitor-scaled technique. It is shown that, compared to conventional techniques, the proposed techniques reduce the power consumption of algorithmic ADCs by more than 85\%. To verify the effectiveness of such approaches, two prototype chips, a 10-bit 5 MS/s and a 12-bit 10 MS/s ADCs, are implemented in a 130-nm CMOS process. Detailed design considerations are discussed as well as the simulation and measurement results. According to the simulation results, both designs achieve figures-of-merit of approximately 60 fJ/step, making them some of the most power efficient ADCs to date

Advanced flight control system study

The architecture, requirements, and system elements of an ultrareliable, advanced flight control system are described. The basic criteria are functional reliability of 10 to the minus 10 power/hour of flight and only 6 month scheduled maintenance. A distributed system architecture is described, including a multiplexed communication system, reliable bus controller, the use of skewed sensor arrays, and actuator interfaces. Test bed and flight evaluation program are proposed