Dynamisch partielle Rekonfiguration in fehlertoleranten FPGA-Systemen

Korf S. Dynamisch partielle Rekonfiguration in fehlertoleranten FPGA-Systemen. Bielefeld: Universität Bielefeld; 2017.Die Anforderungen an mikroelektronische Systeme steigen kontinuierlich. Rekonfigurierbare Architekturen bieten einen Kompromiss zwischen der Leistungsfähigkeit anwendungsspezifischer Schaltungen (ASICs) und der Flexibilität heutiger Prozessoren. Sogenannte im Feld programmierbare Gatter-Arrays (engl. Field-Programmable Gate Arrays, FPGAs) haben sich hierbei in den letzten Jahrzehnten besonders etabliert. Die Konfigurationsart dynamisch partielle Rekonfiguration (DPR) moderner SRAM-basierter FPGAs verdeutlicht die gewonnene System-Flexibilität. DPR wird in verschiedensten Anwendungsgebieten aus unterschiedlichsten Motivationen heraus eingesetzt. Die Hauptanwendung der DPR ist die Erstellung eines Systems, welches Veränderungen an der Schaltung auf dem FPGA zur Laufzeit erlaubt. Obwohl viele FPGA-Familien bereits seit zwei Jahrzehnten DPR hardwareseitig ermöglichen, ist die Unterstützung durch die Hersteller-Software und insbesondere die Eigenschaften des daraus resultierenden DPR-Systems verbesserungswürdig. Um das Potenzial der verfügbaren Hardware-Flexibilität ausnutzen zu können, wird in dieser Dissertation ein neuer Entwurfsablauf (INDRA 2.0, INtegrated Design Flow for Reconfigurable Architectures) vorgestellt. Dieser Entwurfsablauf ermöglicht die Erstellung eines flexiblen DPR-Systems mit geringem Speicher-, Verwaltungs- und Wartungsaufwand. Für Anwendungen mit Homogenitätsanforderungen wird mit DHHarMa (Design Flow for Homogeneous Hard Macros) ein Entwurfsablauf vorgestellt, der die Transformation eines zunächst inhomogenen Designs in ein homogenes Design ermöglicht. Bei dieser Design-Homogenisierung ergibt sich die Fragestellung nach möglichen Auswirkungen bezüglich des FPGA-Ressourcenbedarfs und der Leistungsfähigkeit durch die einzelnen Homogenisierungsschritte. Die einzelnen DHHarMa-Softwarekomponenten wurden daher detailliert durch verschiedene Bewertungsmaße analysiert. Hierbei konnte festgehalten werden, dass die Homogenisierungsschritte im Mittel einen, teils deutlichen, positiven Einfluss auf den FPGA-Ressourcenbedarf jedoch teils einen geringen negativen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit hat. Die verwendete FPGA-Architektur hat hierbei auf beide Größen einen entscheidenden Einfluss. Zusätzlich wird in Anwendungsgebieten mit Strahlungseinfluss die DPR-Funktionalität in Verfahren zur Abschwächung von durch Strahlung induzierten Fehlern eingesetzt. In der Dissertation wird mit der Readback Scrubbing Unit eine Komponente vorgestellt, welche eine Einbitfehlerkorrektur und Zweibitfehlererkennung im FPGA-Konfigurationsspeicher implementiert. Durch integrierte Fehlerstatistikmechanismen wird eine Analyse des Systems zur Laufzeit realisiert. Zusätzlich ist die Erstellung von Readback Scrubbing Schedules möglich, sodass die Fehlererkennung und -korrektur zum einen autonom und zum anderen zur Laufzeit angepasst werden kann. Zusätzlich wird mit OLT(RE)² (On-Line on-demand Testing approach for permanent Radiation Effects in REconfigurable systems) ein Selbsttest für ein SRAM-basiertes FPGA vorgestellt. Dieser Selbsttest ermöglicht zur Systemlaufzeit eine Überprüfung einer FPGA-Fläche vor der Verwendung auf permanente Fehler in den Verdrahtungsressourcen

SmartRegio – Employing Spatial Data to Provide Decision Support for SMEs and City Administrations

When decisions have to be made which are based on the characteristics and expected developments in specific spatial environments (such as finding the best place for a new production site or for a new shop), geo data and the information that can be derived from it plays a crucial role. While larger companies typically can afford the setup of the required organisational units as well as the access to relevant data from commercial providers, smaller organisations such as SMEs or city administrations are at a disadvantage. The aim of the SmartRegio project was to develop solutions for such organisations that combine freely available (mass) spatial data from many different sources as a decision-making basis focusing on governmental and private actors operating with a focus on a specific region. The data sources include data from infrastructures like energy and mobility, data from public entities, and also data from social media and media channels. The SmartRegio project successfully identified and tackled major technical and legal challenges when aiming to exploit such data, while at the same time realising a generic infrastructure that supports the required processes within the given context

OLT(RE)2: an On-Line on-demand Testing approach for permanent Radiation Effects in REconfigurable systems

Reconfigurable systems gained great interest in a wide range of application fields, including aerospace, where electronic devices are exposed to a very harsh working environment. Commercial SRAM-based FPGA devices represent an extremely interesting hardware platform for this kind of systems since they combine low cost with the possibility to utilize state-of-the-art processing power as well as the flexibility of reconfigurable hardware. In this paper we present OLT(RE)2: an on-line on-demand approach to test permanent faults induced by radiation in reconfigurable systems used in space missions. The proposed approach relies on a test circuit and on custom place-and-route algorithms. OLT(RE)2 exploits partial dynamic reconfigurability offered by today’s SRAM-based FPGAs to place the test circuits at run-time. The goal of OLT(RE)2 is to test unprogrammed areas of the FPGA before using them, thus preventing functional modules of the reconfigurable system to be placed on areas with faulty resources. Experimental results have shown that (i) it is possible to generate, place and route the test circuits needed to detect on average more than 99 % of the physical wires and on average about 97 % of the programmable interconnection points of an arbitrary large region of the FPGA in a reasonable time and that (ii) it is possible to download and run the whole test suite on the target device without interfering with the normal functioning of the system

Integrative analysis of multimodal mass spectrometry data in MZmine 3

3 Pág.We thank Christopher Jensen and Gauthier Boaglio for their contributions to the MZmine codebase. We thank Jianbo Zhang and Zachary Russ for their donations to MZmine development. The MZmine 3 logo was designed by the Bioinformatics & Research Computing group at the Whitehead Institute for Biomedical Research. T.P. is supported by Czech Science Foundation (GA CR) grant 21-11563M and by the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under Marie Skłodowska-Curie grant agreement 891397. Support for P.C.D. was from US NIH U19 AG063744, P50HD106463, 1U24DK133658 and BBSRC-NSF award 2152526. T.S. acknowledges funding by Deutsche Forschungsgemeinschaft (441958208). M. Wang acknowledges the US Department of Energy Joint Genome Institute ( https://ror.org/04xm1d337 , a DOE Office of Science User Facility) and is supported by the Office of Science of the US Department of Energy operated under subcontract No. 7601660. E.R. and H.H. thank Wen Jiang (HILICON AB) for providing the iHILIC Fusion(+) column for HILIC measurements. M.F., K.D. and S.B. are supported by Deutsche Forschungsgemeinschaft (BO 1910/20). L.-F.N. is supported by the Swiss National Science Foundation (project 189921). D.P. was supported through the Deutsche Forschungsgemeinschaft (German Research Foundation) through the CMFI Cluster of Excellence (EXC-2124 — 390838134 project-ID 1-03.006_0) and the Collaborative Research Center CellMap (TRR 261 - 398967434). J.-K.W. acknowledges the US National Science Foundation (MCB-1818132), the US Department of Agriculture, and the Chan Zuckerberg Initiative. MZmine developers have received support from the European COST Action CA19105 — Pan-European Network in Lipidomics and EpiLipidomics (EpiLipidNET). We acknowledge the support of the Google Summer of Code (GSoC) program, which has funded the development of several MZmine modules through student projects. We thank Adam Tenderholt for introducing MZmine to the GSoC program.Peer reviewe

Exploiting Dynamic Partial Reconfiguration for On-Line On-Demand Testing of Permanent Faults in Reconfigurable Systems

Sorrenti D, Cozzi D, Korf S, et al. Exploiting Dynamic Partial Reconfiguration for On-Line On-Demand Testing of Permanent Faults in Reconfigurable Systems. Presented at the 17th IEEE Symposium on Defect and Fault Tolerance in VLSI and Nanotechnology Systems, Amsterdam, The Netherlands

AXI-based SpaceFibre IP CORE Implementation

Cozzi D, Jungewelter D, Kleibrink D, et al. AXI-based SpaceFibre IP CORE Implementation. Presented at the 6th International SpaceWire Conference, Athens, Greece

An Inter-Processor Communication Interface for Data-Flow Centric Heterogeneous Embedded Multiprocessor Systems

Cassano L, Cozzi D, Jungewelter D, et al. An Inter-Processor Communication Interface for Data-Flow Centric Heterogeneous Embedded Multiprocessor Systems. Presented at the DTIS 2014, 9th International conference on Design & Technology of Integrated Systems in Nanoscale Era, Santorini , Greece