Fältprogrammerbar grindmatris, FPGA

Accelererad simulering öppnar för mer energieffektiva system

En ny metod, framtagen på Chalmers, hjälper företag att korta utvecklingstiden för nya data- och kommunikationssystem. En elektronisk version av systemet har visat sig ge tillförlitliga testresultat extremt snabbt.
Den växande energiförbrukningen hos Internet och stora datacenter är en stor utmaning för den fortsatta digitaliseringen av samhället. Att konstruera energieffektiva data- och kommunikationssystem är en långdragen process, för att hitta den effektivaste konstruktionen behöver man simulera systemet, göra små justeringar och sedan testa igen. Det är stora mängder data som ska behandlas vid varje simulering, och med traditionella metoder kan en enda simulering pågå i veckor.

På avdelningen för Datorteknik vid Institutionen för data- och informationsteknik har doktoranden Erik Börjeson och hans kollegor konstruerat en miljö, baserad på en fältprogrammerbar grindmatris (FPGA), där de kan simulera ett fiberoptiskt system med digitala modeller av både kanalen och den digitala signalbehandlingen. Traditionellt görs datorsimuleringar på en programvarubaserad systemmodell, med följden att väldigt mycket tid går åt för datorn att tolka modellens program och skicka information fram och tillbaka mellan beräkning och minne.

Testerna klara 100 000 gånger snabbare

”Vår designprocess är ganska iterativ, man prövar en teknik och så vill man se om man kan göra den lite bättre och lite bättre och lite bättre. Om man då kan snabba upp simuleringen så sparar man väldigt mycket tid i utvecklingen, tid som bättre kan användas till att minimera energiförbrukningen”, säger Erik Börjeson.  

Den korta körtiden, 100,000 gånger snabbare än en simulering på en dator, plus det faktum att en FPGA är omprogrammerbar, gör det möjligt för konstruktören att testa fler versioner av ett nytt system än vad som tidigare var möjligt, och få snabb återkoppling på till exempel vilken algoritm som är mest energieffektiv.

Vill dela metoden med universitet och företag

”Vi har valt att dela med oss av den här delen av vår metodik för att skapa ett intresse hos företag som arbetar med signalbehandling. Metoden kräver inte den avancerade expertis inom elektronik som behövs för att konstruera ett datorchip, och den är dessutom kostnadseffektiv, vilket gör den mer tillgänglig för företag och universitet” säger Per Larsson-Edefors, professor på avdelningen för Datorteknik.

Erik Börjeson presenterade metoden på konferensen Signal Processing in Photonic Communications 2019, som hölls i San Francisco i juli-augusti, och tilldelades där utmärkelsen "Best student paper award".
Den belönade artikeln finns att läsa här.


Relaterade forskningsprojekt:

Kontakt:
Erik Börjeson, doktorand, Datorteknik
Per Larsson-Edefors, professor, Datorteknik



Publicerad: må 16 dec 2019.