Frei programmierbare Logikbausteine für flexibele Hardware – "Field Programmable Gate Arrays"

Informatiker der TU Chemnitz zeigen vom 18. bis 24. März 2004 auf der CeBIT in Hannover (Halle 11, Stand D31), wie in Zukunft die Hardware beispielsweise von Kfz-Steuerungen oder Handys flexibel auf gewünschte Änderungen der Funktionalität reagieren kann. Die Chemnitzer nutzen dafür so genannte FPGAs (Field Programmable Gate Arrays, frei programmierbare Logikbausteine). Mit deren Hilfe lassen sich die Schnittstellen zwischen den Systemkomponenten automatisch an sich ändernde Aufgaben anpassen. Derartige Bausteine können leicht innerhalb von Sekunden umprogrammiert werden.

Zum Hintergrund: Wer heute ein Funktelefon kauft, kennt das Problem. Mit jeder neuen Handy-Generation werden dem Nutzer immer mehr Funktionen angeboten. Doch wer mit seinem alten Telefon auch die neuen Möglichkeiten der nächsten Handy-Generation nutzen möchte, hat Pech. Denn in den Handys befinden sich festprogrammierte Chips, die einen Wechsel oder eine Erweiterung der Funktionalität ausschließen. Nicht nur hier sollen in Zukunft rekonfigurierbare Systeme Abhilfe leisten. Selten oder nicht benötigte Funktionen können dann mit neuen Funktionen ausgetauscht werden. Handys, Kfz-Steuerungen und nahezu alle eingebetteten Systeme könnten – so die Vision – in Zukunft aus komplexen Modulen aufgebaut werden, die zu verschiedenen Zeiten wechselnde Aufgaben übernehmen: Das Handy reagiert dann beispielsweise auf das Zeitsignal in verschiedenen Zeitzonen oder liefert ortsbezogene Orientierungshilfen, etwa das Laden und Verarbeiten von Stadtplaninformation bei gleichzeitiger Auslagerung von Spielen. Und die Kfz-Steuerung, die ja aus verschiedenen Prozessoren besteht, könnte funktionsfähig bleiben, wenn ein Prozessor ausfällt. Die funktionstüchtigen Prozessoren übernehmen dann mittels Rekonfigurierung die Aufgaben des ausgefallenen Prozessors.

Die Chemnitzer Experten der Technischen Informatik wollen gemeinsam mit Forschern von 13 weiteren Hochschulen im Schwerpunktprogramm „Rekonfigurierbare Rechensysteme“ der Deutschen Forschungsgemeinschaft die Hardware eines Computers, ähnlich wie die Software, durch Programmierung sehr flexibel machen. Dadurch können sich Rechensysteme an die sich schnell ändernden Anforderungen und Bedingungen anpassen. Damit wären diese neuen Systeme sehr effizient in verschiedenen Gebieten einsetzbar, etwa in der zivilen Luft- und Raumfahrt sowie der Steuerung komplexer Industrie- und Energieanlagen.

Zur CeBIT demonstrieren die Chemnitzer Forscher um Prof. Dr. Wolfram Hardt auf dem mitteldeutschen Gemeinschaftsstand „Forschung für die Zukunft“ erstmals die automatische Rekonfigurierung von Schnittstellen am Beispiel eines Industrieroboters. Sie zeigen, wie dessen Module bei wechselnden Aufgaben die Daten trotz veränderter Datenströme sicher austauschen können. Das besondere Augenmerk der Chemnitzer Forscher ist dabei auf die sich ändernden Kommunikationswege gerichtet.

Weitere Informatinen geben:
Prof. Dr. Wolfram Hardt, Telefon 0371-531-1467, E-Mail hardt@cs.tu-chemnitz.de
Dipl.-Inf. André Meisel, Telefon 0371-531-1901, E-Mail andre.meisel@cs.tu-chemnitz.de