Grupo de Ingeniería Microelectrónica

Grupo de Ingeniería Microelectrónica

Departamento de Tecnología Electrónica, Ingeniería de Sistemas y Automática Universidad de Cantabria
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LINEA DE INVESTIGACION:
 Actividad en la Plataforma Tecnológica Artemis
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PERSONAS:
Eugenio Villar (Responsable de esta línea de investigación)
Pablo Pedro Sánchez
Patricia Botella
Luis Diaz
Raúl Diego
Margarita Díez
Pablo González
Sara Real
CAMPOS DE TRABAJO:
El Grupo ha participado en la la Plataforma Tecnológica Europea de Sistemas Embebidos ARTEMIS, desde su arranque en 2005. Desde 2006, Eugenio Villar es el representante de la Universidad de Cantabria en la asociación industrial de la Plataforma ARTEMIS, ARTEMISIA. El Grupo fue miembro de PROMETEO, la Plataforma Española en relación con ARTEMIS. La actividad técnica de PROMETEO se llevó a cabo en el Proyecto Singular ATENEA desde 2006 a 2008.

El Grupo participó en el proyecto Scalopes aprobado en la primera convocatoria. El proyecto responde al cambio de paradigma provocado por el desplazamiento tecnológico desde sistemas en chip simples (una CPU, memoria, periféricos y bloques de HW de aplicación específica) a arquitecturas multi-núcleo, heterogéneas. Este cambio de paradigma se impulsa en la demanda creciente de mayores prestaciones con reducción del consumo. En este contexto, el objetivo principal del proyecto Scalopes es el de habilitar una ruta que facilite la evolución industrial hacia plataformas multi-procesadoras en dominios de aplicación de valor estratégico para la competitividad Europea. La participación de la Universidad de Cantabria (UC) ha proporcionado mejoras significativas en la capacidad de modelado, simulación y análisis de prestaciones de la herramienta SCoPE. Esta capacidad de análisis ha mostrado su efectividad en las optimizaciones de consumo y prestaciones en los demostradores de procesado y transmisión de video realizados en cooperación con las empresas españolas participantes en el proyecto, VistaSilicon y TTI. Concretamente, se desarrollaron técnicas novedosas de modelado de la cache de datos en simulación nativa. Esta tecnología representa un avance significativo en la utilización de la simulación nativa en modelado de caches [DPV10][PDV11a]. La técnica que permite el modelado de la cache de datos y su aplicación al modelado L2 y estimación del tiempo de ejecución y del consumo se ha patentado [PDV11b]. A partir de la descripción de la arquitectura del nodo multi-procesador simétrico en cuanto a número y tipo de núcleos y arquitectura de memoria, se desarrolló una herramienta de generación automática del modelo SCoPE del nodo como un componente más del sistema en SystemC [BSP10][CBD10]. Al objeto de facilitar la composición de sistemas, se desarrolló una herramienta capaz de la generación del modelo de simulación nativa completo del sistema a partir de los modelos IP-XACT de los componentes, los procesadores, memorias, nodos SMP, periféricos, co-procesadores HW, etc. La UC dió soporte a TTI en el uso de esta tecnología en el encapsulado como componente de un sistema de apuntamiento, adquisición y seguimiento de antenas en movimiento (PAC) [CVM10a][CVM10b]. La contribución técnica principal se centró en la mejora de SCoPE para el modelado y análisis de prestaciones, fundamentalmente, consumo de energía en sistemas multi-procesadores heterogéneos que permitiera afrontar los retos de minimización de consumo sin pérdida de prestaciones y de productividad del proceso de diseño planteados por el proyecto Scalopes [GSD10][VCA10a]. Un desarrollo técnico importante que confirma las ventajas aportadas por la simulación nativa en el análisis de prestaciones para optimización arquitectural lo constituye el modelado y simulación del escalado dinámico en tensión y frecuencia (DVFS) de uso creciente en sistemas multi-procesadores a la hora de optimizar el consumo del sistema. La colaboración con el Politécnico de Turín y ST permitió la integración de SCoPE con la herramienta de análisis térmico PoTest que permite el análisis térmico del sistema integrado en la fase de diseño arquitectural y plano de base evitando la detección de problemas térmicos en el ‘layout’ con el consiguiente ahorro de tiempo y esfuerzo en el proceso de diseño [CaVi10][VCA10b][DGH11][CGD11]. Otras mejoras importantes son la instrumentación del código fuente a partir del análisis del binario con una mejor aproximación de las optimizaciones del compilador, la ampliación del API POSIX, la caracterización en tiempos de ejecución y consumo de las llamadas al sistema, la integración en la herramienta del modelado DVFS y el desarrollo de un API Win32 [BVD11]. Finalmente, se trabajó en la integración de los distintos componentes del sistema en un modelo único de simulación y análisis de prestaciones que soporte la validación, verificación y optimización del sistema completo con la generación automática de modelos para el ‘SW-dependiente-del-HW’ (HdS) descrito en el modelo IP-XACT del componente y técnicas de modelado e integración de componentes SW de comunicación como la pila TCP/IP [PoVi10][CPV10][CBP11]. Los desarrollos técnicos se demostraron en la aplicación de procesado inteligente de vídeo comprobando como la utilización de SCoPE permitía una reducción media del consumo en un 61% y un aumento de las prestaciones del 54,8%. Las mejoras en los tiempos de análisis de prestaciones redujeron el tiempo de diseño en más del 40% [BGS10][CGD11][PeSa10] respecto a las alternativas (ISS y virtualización) [Vi10].

El proyecto COPCAMS tenía por objeto la aplicación de las nuevas plataformas múlti-procesadoras en la realización de una nueva generación de cámaras inteligentes capaces de extraer la información relevante de las imágenes capturadas y reaccionar autónomamente a los cambios en las condiciones detectadas en el entorno. Se trata de facilitar el diseño y despliegue de sistemas de cámaras cognitivas y perceptivas. La Universidad de Cantabria contribuyó al desarrollo de nuevos algoritmos de vídeo 3D y su implementación eficiente en plataformas heterogéneas múlti-procesadoras. Una de las actividades de investigación fue el desarrollo de la herramienta VIPPE [DGV14][DGV15], una versión paralela de SCoPE. Sin embargo, el principal resultado fue la generación de una patente que permite posicionar objetos en un espacio 3D con aplicaciones en Realidad Mixta y el desarrollo de la prueba de concepto correspondiente [VMA14][ViMa16].
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