• Erlernen der Grundlagen von application specific computing und der zugehörigen Architecturen
• Verständnis verschiedener Characterisierungen von Bild/Video-verarbeitenden Algorithmen die applikationsspezifische Architekturen und Design Constraints erfordern
• Zugang zu modernen architekturellen Trends und zugehörigen Forschungsthemen
• Erlernen des Zudsammenspieles von applikationsspezifischen Architekturen und Techniken des Run Time Management für hohe Leistungs/Energieeffizienz oder Performance-per-power-Effizienz
• Fähigkeit zu Entwurf, Entwicklung und Anwendung der Konzepte auf reale ANwendungen für Kamera-basierte Verarbeitungssysteme.

Application-Specific Computing Systems sind allgegenwärtig und reichen von Internet-of-things, Automotive, Medical Imaging, Security bis hin zu Consumer Electronics. Die ständig wachsenden Anforderungen der Anwender haben zu einem signifikanten Wachstum fortgeschrittener Rechnerarchitekturen und -systeme geführt. Dies wurde flankiert vom technologischen Fortschritt gemäß Moore's Law. Zusätzlich bringen anspruchsvollere Anwendungsfälle auch steigende Komplexität der Algorithmen und Datenraten mit sich. Ein hervorragendes Beispiel dafür wäre ein Multi-Kamera-System bei dem einerseits die Videoauflösungen bis hin zu Ultra High Definition und Super-Vision Multi-View angestiegen sind, was die Verarbeitung massiver Datenraten erfordert, und andererseits müssen diese Architekturen höchste Designanforderungen bezüglich Leistungs- und Energieverbrauch sowie Flächenbedarf erfüllen. Aus diesem Grund ist der Entwurf solcher applikationsspezifischer Architekturen für hohe Energieeffizienz eine große Herausforderung.

Ziel dieser Vorlesung ist (1) einen Überblick über applikationsspezifische Architekturen und kommerzielle Designtools zu geben, und (2) einen Einblick in innovative Architekturen und Laufzeitsysteme für hoch energieeffiziente application-specific computing Systems zu geben. Besonders Augenmerk wird auf hardware-software collaborative Techniken gelegt werden und darauf wie wichtige applikationsspezifische Characteristika identifiziert und die zugrundeliegenden Rechnerarchitekturen (die die Möglichkeiten zur Berechnung bieten) und sogar die ablaufenden Algorithmen (die die Anforderungen an die Berechnung stellen) adaptiert werden können. Die Techniken und Konzepte werden anhand von realen Anwendungen aus dem Bereich der eingebetteten Bild- und Videoverarbeitung erklärt, die unser tägliches Leben durchdrungen haben.

In dieser Vorlesung werden die folgenden Themen erklärt, in Verbindung mit einer Vorschau auf aktuelle Forschungsarbeiten und praktische Anwendungen von realen application-specific Systems:

• Einführung von applikationsspezifischen Architekturen
• Analyse von applikationsspezifischen Anforderungen hinsichtlich Performance des Algorithmus, Leistungs- und Speicherbedarf
• State-of-the-art Techniken und kommerzielle Entwurfswerkzeuge für application-specific Systems
• Techniken zur Reduktion der Komplexität
• Fortschrittliche Trends für applikationsspezifische (multi/many-core) Rechnerarchitekturen und Entwurfsmethoden
• Fortschrittliche on-chip Speicherarchitekturen und applikationsspezifische Optimierungen und Management
• Laufzeitsysteme für effiziente applikationsgetriebene Ressourcen- und Leistungssteuerung
• Aktuelle Trends für applikationsgetriebene extreme Energieeffizienz, wie Approximate Computing oder Neuromorphic Architecture.

ECTS Aufstellung:

15h ...   Anwesenheit in der Vorlesung/Übung
35h ...   Lösung der Aufgaben
25h ...   Vorbereitung auf die Prüfung
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75h ...  entspricht 3 ECTS