Research Projects

Highly Adaptive Energy-Efficient Computing (HAEC)

Um dem steigenden Energiebedarf der globalen Internetnutzung und den daraus resultierenden ökologischen Auswirkungen zu begegnen, verfolgt der Sonderforschungsbereich HAEC („Highly Adaptive Energy-Efficient Computing“) als visionäres Ziel die Erforschung von Technologien, die Computersysteme mit hoher Energieeffizienz ermöglichen, ohne deren hohe Leistungsfähigkeit zu beeinträchtigen. Ein naheliegender Weg die Energieeffizienz zu erhöhen besteht natürlich darin, den Energieverbrauch jeder einzelnen Hardware-Komponente zu reduzieren. Jedoch erscheint es uns wichtiger zu verstehen, wie die Softwarekomponenten an die Hardware angepasst werden können und umgekehrt. Bisher werden Computerprogramme in Software geschrieben ohne die Möglichkeit, Energieaspekte zu berücksichtigen, also energiebewussten Code zu erzeugen. Danach wird der Code auf generische Hardwarekonfigurationen paralleler Maschinen abgebildet. Da Computerprogramme während der Ausführung einen gewissen Umfang an Rechenschritten mit komplexer und problemspezifischer Kommunikation zwischen den Berechnungen benötigen, könnte ein hochadaptives Hardwaresystem, welches seine Konfiguration hinsichtlich der Erfordernisse der Software optimieren kann, ein viel höheres Maß an Effizienz erzielen. Außerdem könnte auch durch Adaptivität der Software auf das zu lösende Problem die Effizienz gesteigert werden. Hierzu müssten die Systemzustände der Anwendung und der Hardware überwacht und zur Laufzeit berücksichtigt werden. Um das Ziel eines integrierten Ansatzes für hochadaptive energieeffiziente Informationsverarbeitung zu erreichen, wird das Problem auf allen betroffenen Technologieebenen angegangen: der Hardware, der Computerarchitektur und dem Betriebssystem, der Softwaremodellierung als auch der Anwendungsmodellierung und der Ebene der Laufzeitkontrolle. Es soll ein neuartiges Konzept (die HAEC-Box) für den Aufbau von Computern untersucht werden, in dem innovative Ideen für optische und drahtlose Chip-zu-Chip-Kommunikation angewandt werden. Dabei sollen eine Regelschleife für den Entwurf als auch eine Echtzeitregelschleife zur Laufzeit betrachtet werden, welche den Energie-Tradeoff basierend auf dem aktuellen Hardwarestatus sowie auf der kontextabhängigen Anwendungsanforderung unter Berücksichtigung des geforderten Anwendernutzens steuern. Der HAEC-Sonderforschungsbereich ist ein erster Versuch, um hohe Adaptivität und Energieeffizienz in einem integierten Ansatz zu erreichen. Die untersuchten Technologien bergen das Potential, dass HAEC die Führung auf dem Gebiet zukünftiger Computersysteme in der wissenschaftlichen Gemeinschaft übernimmt, aber auch - im weiteren Verlauf - Schrittmacher zu werden und die Industrie maßgeblich zu beeinflussen.

Addressing the increasing energy demand of global internet usage and the resulting ecological impact of it, the visionary goal of the collaborative research center HAEC (“Highly Adaptive Energy-Efficient Computing”) is to research technologies to enable computing systems with high energy efficiency without compromising on high performance. rnCertainly a straightforward way for improving energy efficiency is to reduce the energy consumption of every individual hardware component involved. However, more important is to understand how the software system can be adapted to the hardware and vice versa. Today, computational problems are written in software without any opportunity for being written to generate energy-aware code, and then the code is mapped onto generic hardware configurations of parallel machines. As the computational problems which are being executed require a certain amount of computational execution with complex and problem specific intercommunication between the computations, a highly adaptive hardware system which can optimize its configuration according to the needs of a software system could generate a much higher level of efficiency. In addition, the energy efficiency could also be improved by adaptivity of the software to the computational problem. For this, system states of the application and hardware system need to be monitored and taken into account during run-time as well. rnTo achieve the goal of an integrated approach of highly adaptive energy-efficient computing, the problem is approached at all levels of technology involved, the hardware, the computer architecture and operating system, the software modeling as well as the application modeling and runtime control levels. A novel concept (HAEC box) of how computers can be built by utilizing innovative ideas of optical and wireless chip-to-chip communications shall be explored. A design-time and a run-time real-time control loop will be researched which shall be controlling the energy tradeoff based on the current hardware state as well as the context aware application requirement, taking the required utility into account. The HAEC collaborative research center is a first attempt to achieve high adaptivity and energy efficiency with an integrated approach. The technology being explored has the potential for HAEC to take on leadership in the scientific community on how to design future computing systems, and also, as it matures, to become a pace setter and to have impact in the industry.

07/2011

Drittmittel

international

https://tu-dresden.de/sfb912

Nein

Nein

Nein

energy, energy efficiency, hard ware, soft ware

Highly Adaptive Energy-Efficient Computing (HAEC)

Um dem steigenden Energiebedarf der globalen Internetnutzung und den daraus resultierenden ökologischen Auswirkungen zu begegnen, verfolgt der Sonderforschungsbereich HAEC („Highly Adaptive Energy-Efficient Computing“) als visionäres Ziel die Erforschung von Technologien, die Computersysteme mit hoher Energieeffizienz ermöglichen, ohne deren hohe Leistungsfähigkeit zu beeinträchtigen. Ein naheliegender Weg die Energieeffizienz zu erhöhen besteht natürlich darin, den Energieverbrauch jeder einzelnen Hardware-Komponente zu reduzieren. Jedoch erscheint es uns wichtiger zu verstehen, wie die Softwarekomponenten an die Hardware angepasst werden können und umgekehrt. Bisher werden Computerprogramme in Software geschrieben ohne die Möglichkeit, Energieaspekte zu berücksichtigen, also energiebewussten Code zu erzeugen. Danach wird der Code auf generische Hardwarekonfigurationen paralleler Maschinen abgebildet. Da Computerprogramme während der Ausführung einen gewissen Umfang an Rechenschritten mit komplexer und problemspezifischer Kommunikation zwischen den Berechnungen benötigen, könnte ein hochadaptives Hardwaresystem, welches seine Konfiguration hinsichtlich der Erfordernisse der Software optimieren kann, ein viel höheres Maß an Effizienz erzielen. Außerdem könnte auch durch Adaptivität der Software auf das zu lösende Problem die Effizienz gesteigert werden. Hierzu müssten die Systemzustände der Anwendung und der Hardware überwacht und zur Laufzeit berücksichtigt werden. Um das Ziel eines integrierten Ansatzes für hochadaptive energieeffiziente Informationsverarbeitung zu erreichen, wird das Problem auf allen betroffenen Technologieebenen angegangen: der Hardware, der Computerarchitektur und dem Betriebssystem, der Softwaremodellierung als auch der Anwendungsmodellierung und der Ebene der Laufzeitkontrolle. Es soll ein neuartiges Konzept (die HAEC-Box) für den Aufbau von Computern untersucht werden, in dem innovative Ideen für optische und drahtlose Chip-zu-Chip-Kommunikation angewandt werden. Dabei sollen eine Regelschleife für den Entwurf als auch eine Echtzeitregelschleife zur Laufzeit betrachtet werden, welche den Energie-Tradeoff basierend auf dem aktuellen Hardwarestatus sowie auf der kontextabhängigen Anwendungsanforderung unter Berücksichtigung des geforderten Anwendernutzens steuern. Der HAEC-Sonderforschungsbereich ist ein erster Versuch, um hohe Adaptivität und Energieeffizienz in einem integierten Ansatz zu erreichen. Die untersuchten Technologien bergen das Potential, dass HAEC die Führung auf dem Gebiet zukünftiger Computersysteme in der wissenschaftlichen Gemeinschaft übernimmt, aber auch - im weiteren Verlauf - Schrittmacher zu werden und die Industrie maßgeblich zu beeinflussen.

Addressing the increasing energy demand of global internet usage and the resulting ecological impact of it, the visionary goal of the collaborative research center HAEC (“Highly Adaptive Energy-Efficient Computing”) is to research technologies to enable computing systems with high energy efficiency without compromising on high performance. rnCertainly a straightforward way for improving energy efficiency is to reduce the energy consumption of every individual hardware component involved. However, more important is to understand how the software system can be adapted to the hardware and vice versa. Today, computational problems are written in software without any opportunity for being written to generate energy-aware code, and then the code is mapped onto generic hardware configurations of parallel machines. As the computational problems which are being executed require a certain amount of computational execution with complex and problem specific intercommunication between the computations, a highly adaptive hardware system which can optimize its configuration according to the needs of a software system could generate a much higher level of efficiency. In addition, the energy efficiency could also be improved by adaptivity of the software to the computational problem. For this, system states of the application and hardware system need to be monitored and taken into account during run-time as well. rnTo achieve the goal of an integrated approach of highly adaptive energy-efficient computing, the problem is approached at all levels of technology involved, the hardware, the computer architecture and operating system, the software modeling as well as the application modeling and runtime control levels. A novel concept (HAEC box) of how computers can be built by utilizing innovative ideas of optical and wireless chip-to-chip communications shall be explored. A design-time and a run-time real-time control loop will be researched which shall be controlling the energy tradeoff based on the current hardware state as well as the context aware application requirement, taking the required utility into account. The HAEC collaborative research center is a first attempt to achieve high adaptivity and energy efficiency with an integrated approach. The technology being explored has the potential for HAEC to take on leadership in the scientific community on how to design future computing systems, and also, as it matures, to become a pace setter and to have impact in the industry.

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Addressing the increasing energy demand of global internet usage and the resulting ecological impact of it, the visionary goal of the collaborative research center HAEC (“Highly Adaptive Energy-Efficient Computing”) is to research technologies to enable computing systems with high energy efficiency without compromising on high performance. rnCertainly a straightforward way for improving energy efficiency is to reduce the energy consumption of every individual hardware component involved. However, more important is to understand how the software system can be adapted to the hardware and vice versa. Today, computational problems are written in software without any opportunity for being written to generate energy-aware code, and then the code is mapped onto generic hardware configurations of parallel machines. As the computational problems which are being executed require a certain amount of computational execution with complex and problem specific intercommunication between the computations, a highly adaptive hardware system which can optimize its configuration according to the needs of a software system could generate a much higher level of efficiency. In addition, the energy efficiency could also be improved by adaptivity of the software to the computational problem. For this, system states of the application and hardware system need to be monitored and taken into account during run-time as well. rnTo achieve the goal of an integrated approach of highly adaptive energy-efficient computing, the problem is approached at all levels of technology involved, the hardware, the computer architecture and operating system, the software modeling as well as the application modeling and runtime control levels. A novel concept (HAEC box) of how computers can be built by utilizing innovative ideas of optical and wireless chip-to-chip communications shall be explored. A design-time and a run-time real-time control loop will be researched which shall be controlling the energy tradeoff based on the current hardware state as well as the context aware application requirement, taking the required utility into account. The HAEC collaborative research center is a first attempt to achieve high adaptivity and energy efficiency with an integrated approach. The technology being explored has the potential for HAEC to take on leadership in the scientific community on how to design future computing systems, and also, as it matures, to become a pace setter and to have impact in the industry.

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Addressing the increasing energy demand of global internet usage and the resulting ecological impact of it, the visionary goal of the collaborative research center HAEC (“Highly Adaptive Energy-Efficient Computing”) is to research technologies to enable computing systems with high energy efficiency without compromising on high performance. rnCertainly a straightforward way for improving energy efficiency is to reduce the energy consumption of every individual hardware component involved. However, more important is to understand how the software system can be adapted to the hardware and vice versa. Today, computational problems are written in software without any opportunity for being written to generate energy-aware code, and then the code is mapped onto generic hardware configurations of parallel machines. As the computational problems which are being executed require a certain amount of computational execution with complex and problem specific intercommunication between the computations, a highly adaptive hardware system which can optimize its configuration according to the needs of a software system could generate a much higher level of efficiency. In addition, the energy efficiency could also be improved by adaptivity of the software to the computational problem. For this, system states of the application and hardware system need to be monitored and taken into account during run-time as well. rnTo achieve the goal of an integrated approach of highly adaptive energy-efficient computing, the problem is approached at all levels of technology involved, the hardware, the computer architecture and operating system, the software modeling as well as the application modeling and runtime control levels. A novel concept (HAEC box) of how computers can be built by utilizing innovative ideas of optical and wireless chip-to-chip communications shall be explored. A design-time and a run-time real-time control loop will be researched which shall be controlling the energy tradeoff based on the current hardware state as well as the context aware application requirement, taking the required utility into account. The HAEC collaborative research center is a first attempt to achieve high adaptivity and energy efficiency with an integrated approach. The technology being explored has the potential for HAEC to take on leadership in the scientific community on how to design future computing systems, and also, as it matures, to become a pace setter and to have impact in the industry.

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Addressing the increasing energy demand of global internet usage and the resulting ecological impact of it, the visionary goal of the collaborative research center HAEC (“Highly Adaptive Energy-Efficient Computing”) is to research technologies to enable computing systems with high energy efficiency without compromising on high performance. rnCertainly a straightforward way for improving energy efficiency is to reduce the energy consumption of every individual hardware component involved. However, more important is to understand how the software system can be adapted to the hardware and vice versa. Today, computational problems are written in software without any opportunity for being written to generate energy-aware code, and then the code is mapped onto generic hardware configurations of parallel machines. As the computational problems which are being executed require a certain amount of computational execution with complex and problem specific intercommunication between the computations, a highly adaptive hardware system which can optimize its configuration according to the needs of a software system could generate a much higher level of efficiency. In addition, the energy efficiency could also be improved by adaptivity of the software to the computational problem. For this, system states of the application and hardware system need to be monitored and taken into account during run-time as well. rnTo achieve the goal of an integrated approach of highly adaptive energy-efficient computing, the problem is approached at all levels of technology involved, the hardware, the computer architecture and operating system, the software modeling as well as the application modeling and runtime control levels. A novel concept (HAEC box) of how computers can be built by utilizing innovative ideas of optical and wireless chip-to-chip communications shall be explored. A design-time and a run-time real-time control loop will be researched which shall be controlling the energy tradeoff based on the current hardware state as well as the context aware application requirement, taking the required utility into account. The HAEC collaborative research center is a first attempt to achieve high adaptivity and energy efficiency with an integrated approach. The technology being explored has the potential for HAEC to take on leadership in the scientific community on how to design future computing systems, and also, as it matures, to become a pace setter and to have impact in the industry.

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