Energiebewusste Systeme
Die wissenschaftlichen Fragestellungen des Forschungsbereichs resultieren aus dem verantwortungsvollen Umgang mit Systemressourcen, deren Verwaltung typischerweise in den Händen eines Betriebssystems liegt. Dabei spielt der schonende Umgang mit den zur Verfügung stehenden Energieressourcen für die Ausführung anstehender Aufgaben (d.h., Prozesse, Programmfäden) eine entscheidende Rolle. Die Abstimmung von Betriebssystemfunktionen mit den Abläufen auf Anwendungsebene einerseits und die bestmögliche Nutzung der Rechnersystemhardware zur Reduzierung des Leistungsbedarfs zur Betriebszeit andererseits, sind die Grundvoraussetzung für die Etablierung von Energiebewusstsein auf Systemebene. Die Arbeiten im Forschungsbereich betreffen heterogene Systeme unterschiedlicher Systemklassen: Von eingebetteten Systemen über Serversysteme bis hin zu Systemen zum Hochleistungsrechnen.
Projekte:
PAX: Energiegewahre kritische Abschnitte
ARTE: Adaptive Softwareinfrastruktur betriebsmittelbeschränkter vernetzter Systeme (Phase 2)
Im Kontext der Gesamtvision der Forschergruppe BATS ist es das Ziel des Teilprojekts ARTE (adaptive run-time environment, TP 2) eine flexible Systemsoftwareunterstützung zu entwickeln. Diese soll es ermöglichen, für die Verhaltensbeobachtungen von Fledermäusen (TP 1) verteilte Datenstromanfragen (TP 3) auf einem heterogenen Sensornetzwerk (TP 4), bestehend aus stationären (TP 5) und mobilen (TP 7) Sensornetzwerkknoten, zu etablieren. Eine besondere Herausforderung stellen hierbei die knappen Ressourcen dar, im speziellen Speicher und Energie, sowie die wechselhafte Konnektivität der nur 2 g schweren mobilen Knoten. In Anbetracht dieser vielfältigen und teilweise konfligierenden Anforderungen soll ARTE in Form einer hochkonfigurierbaren Softwareproduktlinie realisiert werden. Ziel ist es, sowohl die unterschiedlichen funktionalen Anforderungen zwischen mobilen und stationären Knoten zu unterstützen, als auch wichtige nichtfunktionale Eigenschaften, wie niedriger Speicherverbrauch und Energieeffizienz. Entsprechend soll schon bei der Entwicklung von ARTE der Konfigurationsraum werkzeuggestützt und gezielt auf nichtfunktionale Eigenschaften untersucht werden, um gemäß der Anforderungen an das Projekt später im Einsatz eine optimierte Auswahl von Implementierungsartefakten zu bieten. Dabei ist explizit die dynamische Anpassbarkeit von Anwendungs- wie auch von Systemfunktionen zu berücksichtigen. Auf funktionaler Ebene wird ARTE Systemdienste in Gestalt einer Middleware bereitstellen, die Anpassung und Erweiterung zur Laufzeit unterstützt und auf Datenstromverarbeitung zugeschnitten ist, um eine ressourceneffiziente und flexible Ausführung von Datenstromanfragen zu ermöglichen.
ARES: Adaptive responsive Eingebettete Systeme (ESI 2)
Das Projekt ARES befasst sich mit der Entwicklung von adaptiven Eingebetteten Echtzeitrechensystemen welche Echtzeitsignalverarbeitung und Berücksichtigung der zur Verfügung stehenden Energie garantieren:
Eingebettete System stützen sich häufig auf eine komplexe Sensorik für die Erfassung der Umwelt. Ein integraler Bestand dieser Systeme ist eine nicht minder komplexe Signalverarbeitung und Regelung. Da ihre Funktion maßgeblich von der rechtzeitigen Bereitstellung der Ergebnisse abhän…
NEON: Nichtflüchtigkeit in energiebewussten Betriebssystemen
Der gegenwärtige Trend hin zu schnellem, byteadressierbarem nichtflüchtigem Hauptspeicher (non-volatile memory, NVM) mit Latenzen und einer Schreibfestigkeit näher an SRAM und DRAM als an Flash positioniert NVM als möglichen Ersatz für die etablierten flüchtigen Technologien. Während einerseits die Nichtflüchtigkeit und geringe Leckleistung NVM, neben weiteren vorteilhaften Merkmalen, zum attraktiven Kandidaten für neue Systementwürfe macht, ergeben sich andererseits auch große Herausford…
e.LARN: Energie-, Latenz- und Resilienz-gewahre Vernetzung
PAVE: Stromausfallbewusster byteadressierbarer virtueller nichtflüchtiger Speicher (PAVE)
Subsysteme für virtuellen Speicher (VM) lassen die Unterschiede zwischen Sekundär- und Hauptspeicher verschwimmen, so dass auf flüchtige und nicht-flüchtige Daten gleichermaßen mit denselben CPU-Instruktionen zugegriffen werden kann. Jedes VM-Subsystem versucht, häufig benötigte Daten in schnellem, flüchtigen Hauptspeicher zu halten, um die hohe Zugriffslatenz des Sekundärspeichers zu vermeiden, unabhängig davon, ob die Daten selbst flüchtig sind oder nicht. Das Aufkommen von byte- …
SPP 2378 ResPECT: Robuste, stromsparende eingebettete Datenübertragungsstationen
Innerhalb des sehr weiten Feldes der Resilienz vernetzter Welten konzentriert sich ResPECT auf einen Kernbaustein aller vernetzten Systeme: Sensor- oder Aktor-Knoten in cyber-physischen Systemen. Bis heute wird die Kommunikation als Zusatzfunktionalität eingebetteter Systeme verstanden. Das System an sich wird Störungs-tolerant ausgelegt und kann mit Stromausfällen umgehen oder sogar Hardwareprobleme in gewissem Maße kompensieren. Die Kommunikation jedoch wird in die Konzeption nicht einbezogen, son…
Kontaktpersonen:
Beteiligte Wissenschaftler:
Publikationen:
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Energy Claims at Scale: Decreasing the Energy Demand of HPC Workloads at OS Level
12th IEEE Workshop on High-Performance Power-Aware Computing (Chicago)
In: Proceedings of the 12th IEEE Workshop on High-Performance Power-Aware Computing (HPPAC) 2016 - , , , :
Worst-Case Energy Consumption Analysis for Soft and Hard Energy Systems
USENIX OSDI 2014 (Broomfield, CO, USA)
In: Proceedings of the 11th USENIX Symposium on Operating Systems Design and Implementation (OSDI 2014), Poster Session 2014
URL: https://www.usenix.org/conference/osdi14/poster-sessions - , , , , , :
Worst-Case Energy Consumption Analysis for Energy-Constrained Embedded Systems
Euromicro Conference on Real-Time Systems (Lund, Sweden)
In: Proceedings of the 27th Euromicro Conference on Real-Time Systems (ECRTS '15) 2015