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

Docentendag W&I 2010 - ESI

Welkom Roland Mathijssen Embedded Systems Institute

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?

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

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.

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

Embedded systemen – een enorme uitdaging Intelligentie „embedden‟ in producten Typische eigenschappen Multi-disciplinair ontwerp

Elektro, SW, Mechanica, Fysica, Control

Software complexiteit

Software integreert het systeem

Fysieke omgeving

Tijd, energie, snelheid, …

Gedistribueerd / netwerk

Interactie tussen systemen

Beperkte middelen

Tijd, geheugen, energie,…

Kritische toepassingen

Veiligheid, high-volume

Kwaliteitsstandaarden

Richtlijnen, veiligheid

Systeem evolutie

Systeem groeipaden

ESI Research samenwerking in Nederland Samenwerking met alle Nederlandse universiteiten die aan Embedded onderzoek doen

Samenwerking op gebied van research met de grote Nederlandse high-tech multinationals en kleinere bedrijven.

Consumer Electronics Medical Systems Research Applied Technologies

Industrieel Netwerk

2008: ca. 150 fte

ESI

Academisch Netwerk

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 NoE: Artist2, HYCON NSF: COMPASS

Research programming:  Research agendas & roadmaps  EU research initiatives (FP7)  JTI (Artemisia)

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

ESI & ASML

Tangram

Period: March 2003 – Dec 2007 15 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.

Ideals

Period: Sept. 2003 - Feb 2008 10 fte/yr, 3 PhDs, 2 Postdocs

Carrying Industrial Partner

Goal Software design methodologies to realize software composition while handling system-wide aspects. Issues • Refactoring and analysis. • Architectures. • Cross-cutting concerns.

Wings

Wings: Print Nederland in 30 seconden

300 mm wafer

300 km

300 mm

minimum feature size positional accuracy

Source: ASML

30 nm 5 nm

5 nanometer past ruim 100 x in de golflengte van groen licht!

5 nanometer past ruim 10.000 x in de dikte van een menselijke haar!

Wings: Print Nederland in 30 seconden The Netherlands

300 mm wafer

300 mm

minimum feature size positional accuracy

Source: ASML

300 km

300 km

X1 million

30 nm 5 nm

corresponds to positional accuracy

3 cm 0.5 cm


Source: ASML


• 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!


• 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!!


• 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 1

3 2

5 4

6


• Software is serieel: 1

3

5 4

2

6

In theorie zou dit 6 keer sneller kunnen als je de motoren regeling parallel kunt berekenen! 1 2 3

4 5 6


• Parallellisme is dus de oplossing?

• Niet helemaal: • Regeling van de motoren is afhankelijk van elkaar


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


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


• Ik wil: – Soep met croutons

– Broodje met roombrie en honing

– Chocoladepuddinkje met slagroom

– Karnemelk


• Acties en tijdsplaatje: – – – – – –

Dienblad pakken om alles op te leggen Soep inschenken, croutons erover strooien Broodje snijden, brie erop, honing erop Pudding in bakje, slagroom spuiten Beker pakken, karnemelk in beker Afrekenen

20 sec 20 sec 30 sec 20 sec 15 sec 20 sec 125 sec

20 sec 20 sec

30 sec 20 sec 15 sec

20 sec


• Kan dit sneller? 20 sec

30 sec

20 sec 20 sec

15 sec

20 sec


• Acties en tijdsplaatje: – Dienblad pakken om alles op te leggen

20 sec

• Soep inschenken, croutons erover strooien 20 sec

Max

• Broodje snijden, brie erop, honing erop

30 sec

• Pudding in bakje, slagroom spuiten • Beker pakken, karnemelk in beker

20 sec 15 sec

– Afrekenen

30 sec

20 sec 70 sec


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


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


• 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)


performance measurements

performance prediction calibration application

model system specification

mapping P1

P2

P3

& realization

executable

system model X platform model

X



performance prediction P1 P2 P3

calibration application

X

X


mapping P1

P2

P3

& realization

executable


X


validation


performance prediction calibration application

change impact slack


mapping P1

P2

P3

& realization

executable


X optimization & simplification


• Eerste resultaat: beduidend snellere regeling!

Vragen?

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

Recommend Documents