Docentendag W&I ESI. Welkom. Roland Mathijssen Embedded Systems Institute

Transcriptie

1 Docentendag W&I ESI Welkom Roland Mathijssen Embedded Systems Institute

2 Embedded Systems Institute Komende half uur Wie / wat is het Embedded Systems Institute (ESI) ESI en ASML Een voorbeeld : ESI/ASML Waarom is W & I zo belangrijk?

3 ESI : Opgericht in 2002; 7 partners in Raad van Toezicht

4 ESI Open innovatie instituut om kennis op te bouwen en uit te dragen op het gebied van Embedded System Engineering (ESE) CULTUUR Een omgeving waar industrie en academie elkaar ontmoeten MISSIE Het bevorderen van industriele innovatie en academisch uitblinken in Embedded System Engineering VISIE ESI en partners creëren state-of-the-art ESE methoden en passen deze ook consequent toe.

5 ESI Focus: High-tech System Design & Embedded Systems Engineering, Opgericht in 2002 door 7 grote academische- en industriële partners (Philips, ASML, Océ, TNO, TUD, TU/e, UT), (Inter-)nationale samenwerking met grote bedrijven, MKB, universiteiten en andere kennisinstellingen, Uitgebreid programma voor kennisdeling naar industrie en universiteiten, 8 grote onderzoeksprojecten met industriële en academische samenwerking (± 10M / project), In 2007 waren ca. 125 FTE actief in deze projecten

6 Embedded systemen een enorme uitdaging Intelligentie embedden in producten Typische eigenschappen Multi-disciplinair ontwerp Software complexiteit Fysieke omgeving Gedistribueerd / netwerk Beperkte middelen Kritische toepassingen Kwaliteitsstandaarden Systeem evolutie Elektro, SW, Mechanica, Fysica, Control Software integreert het systeem Tijd, energie, snelheid, Interactie tussen systemen Tijd, geheugen, energie, Veiligheid, high-volume Richtlijnen, veiligheid Systeem groeipaden

7 ESI Research samenwerking in Nederland Samenwerking op gebied van research met de grote Nederlandse high-tech multinationals en kleinere bedrijven. Samenwerking met alle Nederlandse universiteiten die aan Embedded onderzoek doen Consumer Electronics Medical Systems Research Applied Technologies 2008: ca. 150 fte Industrieel Netwerk ESI Academisch Netwerk

8 ESI Internationale samenwerking Joint education & training programs: System Engineering curriculum Course programs (e.g. for IBM, Samsung) Joint industrial consultancy Stevens Institute of Technology, Hoboken, New York NSF: COMPASS Research programming: Research agendas & roadmaps EU research initiatives (FP7) JTI (Artemisia) NoE: Artist2, HYCON FP6: Cosine, Emtech FP7: Genesys, Quasimodo,Multiform, ArtistDesign TP: Artemis Center for Embedded Software Technology Daegu, South Korea Peer institute in Asia: Experience build-up in industrialacademic research collaboration Joint research workshops & seminars Student exchange

9 ESI & ASML

10 Tangram Period: March 2003 Dec fte/yr, 5 PhDs, 1 Postdoc Carrying Industrial Partner Goal Analyze early model-based integration and testing to reduce product development lead time. Issues Model based test generation. Selection, scheduling, diagnosis, and incremental integration.

11 Ideals Period: Sept Feb fte/yr, 3 PhDs, 2 Postdocs Goal Software design methodologies to realize software composition while handling system-wide aspects. Issues Refactoring and analysis. Architectures. Carrying Industrial Partner Cross-cutting concerns.

12 Wings

13 300 mm wafer 300 mm 300 km minimum feature size positional accuracy 30 nm 5 nm 5 nanometer past ruim 100 x in de golflengte van groen licht! Source: ASML 5 nanometer past ruim x in de dikte van een menselijke haar!

14 300 mm wafer The Netherlands 300 mm X1 million km 300 km minimum feature size positional accuracy 30 nm 5 nm corresponds to positional accuracy 3 cm 0.5 cm Source: ASML

15 Source: ASML

16 Een stevige uitdaging! We kijken in Wings naar 1 stukje van het geheel Het verplaatsen van de wafer tijdens het maken van de afbeeldingen Let op: de totale wafer stapje voor stapje belichten in 30 seconde!

17 Beweging van de wafer: Alsof je met een Formule-1 wagen, op top-snelheid, de alpen oprijdt, op een weg vol met haarspeldbochten Dus ook plankgas in de bochten!!

18 Om de wafer door die haarspeldbochten te krijgen heb je 6 motoren nodig Die allemaal tegelijk de wafer door de bocht sturen En die de wafer stabiel krijgen op het rechte eind op 5 nanometer nauwkeurig! In software moet je een regeling maken voor 6 motoren

19 Software is serieel: In theorie zou dit 6 keer sneller kunnen als je de motoren regeling parallel kunt berekenen!

20 Parallellisme is dus de oplossing? Niet helemaal: Regeling van de motoren is afhankelijk van elkaar

21 Uitdaging: Bepaal een optimale structuur van parallelle processoren (hardware) met parallelle processen (software)

22 Een analogie met de lunch in de kantine Iedere motor sturing is een handeling die nodig is om mijn lunch bij elkaar te krijgen 6 motorsturingen = 6 handelingen in de kantine

23 Ik wil: Soep met croutons Broodje met roombrie en honing Chocoladepuddinkje met slagroom Karnemelk

24 Acties en tijdsplaatje: Dienblad pakken om alles op te leggen 20 sec Soep inschenken, croutons erover strooien 20 sec Broodje snijden, brie erop, honing erop 30 sec Pudding in bakje, slagroom spuiten 20 sec Beker pakken, karnemelk in beker 15 sec Afrekenen 20 sec 125 sec 20 sec 20 sec 30 sec 20 sec 15 sec 20 sec

25 Kan dit sneller? 20 sec 30 sec 20 sec 20 sec 20 sec 15 sec

26 Acties en tijdsplaatje: Max Dienblad pakken om alles op te leggen 20 sec Soep inschenken, croutons erover strooien 20 sec Broodje snijden, brie erop, honing erop 30 sec 30 sec Pudding in bakje, slagroom spuiten 20 sec Beker pakken, karnemelk in beker 15 sec Afrekenen 20 sec 70 sec

27 Waarom eerst dienblad, dan pas de rest? Je verzamelt alles op het dienblad!

28 Dit was een simpel voorbeeld met weinig afhankelijkheden. De werkelijkheid is factoren complexer:

29 Er zijn allerlei strategieen en methodes om software op 1 processor te optimaliseren naar snelheid Er is nog geen standaard manier om dat te doen op parallelle processoren In het WINGS project dat ESI met ASML uitvoert wordt hiervoor een methode ontwikkeld gebruik makend van modelleren (POOSL)

30 performance measurements performance prediction calibration application model system specification & realization P1 P2 P3 X X mapping executable system model platform model

31 performance measurements calibration performance prediction P1 P2 P3 application model X X system specification & realization P1 P2 P3 X X mapping executable system model platform model

32 validation performance measurements performance prediction calibration application model change impact slack system specification & realization P1 P2 P3 X X platform model mapping executable system model optimization & simplification

33 Eerste resultaat: beduidend snellere regeling!

34 Vragen?