CompTech
Allgemein
Die Entwicklung von Computertechnologien befindet sich vor einer Zeitenwende. Physikalische Grenzen bisheriger Technologien werden früher oder später erreicht werden, was eine Weiterentwicklung von Rechensystemen auf Basis konventioneller Paradigmen immer schwieriger macht. Vereinzelt kann man schon heute Anzeichen dafür finden: Die Performanz heutiger Rechner wird oft nicht mehr nur durch tatsächliche Leistungssteigerung der Prozessoren erreicht, sondern z.B. durch einfache Duplizierung mittels Dual- oder QuadCores. Rechner werden kleiner und stromsparender, aber oft nicht schneller.
Als Konsequenz dieser Entwicklung beschäftigen sich Wissenschaftler und Ingenieure bereits seit vielen Jahren mit der Entwicklung alternativer Computertechnologien. Während es sich hierbei in vielen Fällen noch um Grundlagenforschung handelt, existieren aber bereits auch erste Prototypen - mit vielversprechenden Ergebnissen.
Im Rahmen des Projektes CompTech haben wir uns diese "nächste Generation" von Computertechnologien angeschaut und Verfahren entwickelt um die Synthese dieser zu verbessern. Dabei haben wir uns mit folgenden Technologien befasst:
Biofluid
Bei Biofluid Microchips wird versucht ein Labor auf einem Microchip zu simulieren. Es werden typische Tätigkeiten, wie das Mischen, Analysieren und Erhitzen von Flüssigkeiten, abgebildet. Die Vorteile liegen bei einer schnelleren Durchlaufszeit, günstigeren Kosten und kleineren Größen im Vergleich zu herkömmlichen Laboren. Typische Anwendungsgebiete liegen in der Detektion von bestimmten Substanzen, wie z.B. bei Alkoholtests, oder bei mobilen Healthmonitoren, welche beispielsweise wie eine Armbanduhr getragen werden können. In dem Teilprojekt beschäftigen wir uns mit Routing-, Placing-, und Schedulingproblemen, welche bei der Synthese dieser Chips auftreten. Wir versuchen den neuen Ansatz der "One Path Synthesis" auf heuristischer Basis umzusetzen.
Reversible/Quantum
Der Energieverbrauch von Rechnersystemen wird durch immer kleinere und effizientere Schaltkreise immer wichtiger und es gibt dabei Grenzen, die mit herkömmlichen Technologien nicht unterschritten werden können. Mit reversiblen Schaltkreisen lässt sich der Energieverbrauch theoretisch auf Null minimieren. Quantenschaltkreise lösen manche Probleme effizient, die bisher nur schwer zu lösen waren und müssen reversibel sein. Beide Technologien haben neue, besondere Eigenschaften, die wir zur effizienteren Verifikation oder auch zur Optimierung einsetzen.
Optical Computing
Die Idee des Optical Computing ist es, Licht anstatt (nur) Strom zum Rechnen zu benutzen. Es bietet den Vorteil schnellerer Berechnungen bei geringerer Hitzeentwicklung. Da es, der Physik geschuldet, eine andere Gatter-Bibliothek gibt, als für herkömmliche Schaltkreise, muss auch das Zusammenstellen der Schaltkreise anders ablaufen. Wir beschäftigen uns damit, ein Tool herzustellen, das bei der Synthese von optischen Schaltkreisen hilft. Dabei verwenden wir herkömliche Synthesansätze, die zum Beispiel auf Binary-Decision-Diagrams (BDDs) oder der Disjunktiven Normalform (DNF) basieren. Darüber hinaus wurden auch neue Ansätze verfolgt.