Tietokonetekniikka tutkimus

Tutkimus

Tietokonetekniikan laitos keskittyy tutkimuksessaan seuraaviin alueisiin.

• Sulautetut järjestelmät
• Moniprosessori System-on-Chip
• Sovelluskohtaiset prosessorit ja HW-kiihdyttimet
• Suunnittelu- ja käännintyökalut
• Langattomat sensoriverkot
• Paikannus ja navigointi
• Web-sovellukset ja sosiaaliset verkot

Sulautettujen moniytimisten laskenta-alustojen tutkimuksessa yhdistyvät sulautettujen prosessorien arkkitehtuurit, sovelluskohtaiset kiihdyttimet, kytkentäverkot (Network-on-Chip) sekä väliohjelmistot monitorointiin ja alustan kontrollointiin. Tutkimus painottaa rinnakkaista laskentaa ja nykyisten käyttöjärjestelmien laajennusta moniydinalustoille. Alustojen prototyyppeinä käytetään FPGA-piirejä.

Sovelluskohtaisten prosessorien tutkimus perustuu TTA- ja CGRA-tekniikoihin (Transport Triggered Architecture, Coarse Grain Reconfigurable Array). Tutkimus kohdistuu HW-alustoihin sekä suunnittelutyökaluihin. Suunnittelumenetelmien tutkimus keskittyy erityisesti käänninohjelmiin, räätälöityjen (soft core) moniprosessoreiden nopeaan tuottamiseen ja alhaisen tehonkulutuksen arkkitehtuureihin.

Paikannus- ja navigointiryhmämme keskittyy GPS- ja GALILEO-paikannusvastaanottimien HW- ja SW-arkkitehtuureihin ja prototyyppitoteutuksiin. Satelliiteista saatavan tiedon lisäksi näissä hyödynnetään muita paikannustietoa tuottavia järjestelmiä, esimerkkinä MEMS-antureiden ja WLAN-signaalien käyttö sisätilapaikannuksessa. Lisäksi tutkimusryhmä on kehittänyt uusia tapoja käyttää GPS- ja anturidataa kontekstitietoisissa sovelluksissa, mahdollistaen esimerkiksi matkapuhelimien käytön liikennetiedon tuottajina.

Järjestelmäsuunnittelun tutkimus kattaa automaattisen suunnittelumenetelmät ja prototyyppityökalut, joiden pyrkimyksenä on tehostaa elektroniikkalaitteiden kehitystä ja suorituskykyä. Keskeisellä sijalla ovat suunnitteluvaihtoehtojen vertailu, mallipohjaiset suunnittelumenetelmät (UML 2.0), vaatimusten hallinta. Tavoitteena on automatisoitu vuo korkeantason mallista FPGA-toteutukseen. Tutkimusryhmä on mm. kehittänyt kautta aikain ensimmäisen UML 2.0 -pohjaisen MP-SoC-suunnitteluvuon, joka käsitti kaikki vaiheet vaatimusmäärittelystä toimivaan prototyyppiin. Tällä hetkellä tutkimus keskittyy IP-kirjaston hallintaan, IEEE1685- ja MCAPI-standardien hyödyntämiseen suunnittelussa.

Ohjelmistoradiokehityksen perustana ovat moniydin-, TTA- ja dynaamisesti muunneltavat alustat. Keskeisellä sijalla on vastaanottimen kantataajuus-algoritmien tehokas osittelu ohjelmoitaville ja uudelleenkonfiguroitaville suoritusyksiköille sekä kontekstin vaihtoon kuluvan ajan minimoiminen ja kognitiivisen radion protokollat.

Langattomien anturiverkkojen (wireless sensor networks, WSN) tutkimuksessa painottuu energiapiheihin protokollien ja alustojen sekä sulautetun ohjelmiston kehitykseen. Prototyyppitoteutuksia on lukuisia. Suorituskyky ja luotettavuus on todennettu laajoilla pilottiasennuksilla (kymmeniä tai jopa satoja laitteita). Tiedon talletus ja käsittely on automatisoitu ja toteutettu palvelinkoneilla. Näin saadaan kätevästi toteutettua mittaus-, hallinta- ja paikannussovelluksia.

Muita tutkimuskohteita ovat videokoodaus, verkkosovellukset ja nanoskaalan piirit. Rinnakkaisia toteutuksia (HW + SW) videon pakkaukseen on tehty yli kymmenelle erilaiselle alustalle käyttäen standardeja H.263/4, MPEG-4/AVC. Muistinkäyttö on usein pullonkaula video- ja kuvasovelluksissa. Laitoksella kehitetyt rinnakkaismuistiratkaisut helpottavat tätä. Samoin räätälöidyt muistinvarausalgoritmit, jotka samalla tehostavat grafiikkaohjelman kehitystyötä. Verkkosovelluksissa keskitymme uusiin palveluihin (mm. asumiseen ja veikkauspeleihin liittyen), selainpohjaisiin sovelluksiin ja yhteisösovelluksiin ad hoc –verkoissa. Nanopiireihin suunnitellut aritmetiikkayksiköt perustuvat nk. QCA-tekniikoihin (quantum-dot cellular automata), joka on potentiaalinen nykyisten CMOS-piirien korvaaja.

Tutkimusta tehdään yhteistyössä laajan kansainvälisen tutkimusverkoston kanssa.