Energieminimierende Softwaretechniken (Proseminar)

(Blockveranstaltung im Zeitraum 16.-20.09.2002, jeweils 8-16 Uhr)


Mikroprozessoren haben sich den Weg aus dem Großrechner, über den PC in die Geräte des täglichen Gebrauchs gebahnt. Immer mehr transportable Geräte benötigen Rechenleistung für Steuerungsaufgaben, Kommunikation oder anderen Anwendungen. Da die meisten dieser Geräte batteriebetrieben sind, lautet eine zentrale Erkenntnis der Entwicklung der letzten Jahre:

Energiesparen wird wichtig

Da diese Geräte jedoch auch immer komplexere Aufgaben übernehmen sollen, die zu verarbeitenden Datenströme immer größer werden und die Anforderungen an die Bedienbarkeit ebenfalls wachsen, gilt weiterhin:

Performance bleibt wichtig

Bei den klassischen Standardprozessoren zeigt sich, dass Programme für derartige Prozessoren, die auf eine hohe Leistung abzielen, auch in Bezug auf einen niedrigen Energieverbrauch vorteilhaft sind. Damit können hier die gängigen Techniken eingesetzt werden.

Da jedoch die wachsenden Anforderungen von mobilen Geräten durch Standardprozessoren und die dafür entwickelte bzw. optimierte Software immer schlechter abgedeckt werden, zielen die aktuellen Entwicklungen von Prozessoren bereits in der Hardwareebene auf eine Verringerung der Leistungsaufnahme ab. Für derartige Ansätze zeigt sich, dass ein Konflikt entsteht zwischen den bisher verwendeten Optimierungstechniken für eine hohe Leistung und dem Erreichen eines möglichst geringen Energieverbrauchs. Verschiedene der klassischen Methoden führen hier sogar zu einer Erhöhung des Energiebedarfs. Damit entsteht eine Situation, in der einer Suche nach Techniken, die entweder sowohl die Leistung als auch den Energieverbrauch verbessern oder zumindest eine ausgewogene Gesamtlösung bestimmen, eine zentrale Bedeutung zukommt.

Im Proseminar sollen die Grundlagen für derartige Software-Techniken und einer Reihe von Ansätzen hierzu untersucht werden. Das Hauptaugenmerk liegt bewusst auf Techniken zur Verringerung der Energieaufnahme. Die Auswirkungen auf die Performance werden jedoch mit betrachtet.

Die folgenden Punkte bilden das Gerüst für Themen, die im Proseminar behandelt werden:

  • Messung/Schätzung des Energieaufwands von Software
  • Optimierung für Speicherhierarchie/Auswirkungen auf Energieverbrauch
  • Klassische Codeoptimierung/Auswirkungen auf Energieverbrauch
  • Steuerung von Betriebsspannung und -frequenz, Abschalttechniken

  • Vorkenntnisse:

    Das Proseminar richtet sich an Studierende der Informatik im Grundstudium (Diplom oder Lehramt an Gymnasien).

    Spezielle Vorkenntnisse sind nicht erforderlich. Kenntnisse auf den Gebieten Computertechnik, Rechnerarchitektur und der Optimierung von Programmen verringern den Aufwand für die Einarbeitung.


    Wichtiger Hinweis für die Studierenden

    Der Rat des Instituts für Informatik hat am 31. Mai 2000 beschlossen, zur Verkürzung der Studienzeiten die Abhaltung von Lehrveranstaltungen in Form von Blockveranstaltungen während der Semesterferien zuzulassen. Ich mache von dieser Möglichkeit für das Wintersemester 2001/2002 Gebrauch und biete das Proseminar als Blockveranstaltung im Zeitraum 16.-20.09.2002, jeweils 8-16 Uhr, an. Hinsichtlich der einschlägigen Prüfungsordnungen wird dieses Proseminar wie ein gewöhnliches 2-stündiges Proseminar behandelt.

    Der Besuch des Blockseminars in den Semesterferien bringt für Sie folgende Vorteile mit sich:

  • Wenn Sie sich nach dem für Sie geltenden Muster- oder Regelstudienplan bezüglich des Proseminars im Verzug befinden, können Sie dieses durch die Blockveranstaltung ohne Belastung künftiger Semester zügig nachholen.

  • Wenn nach dem für Sie geltenden Muster- oder Regelstudienplan das Proseminar erst in einem künftigen Semester zu absolvieren wäre, können Sie diese Studienleistung zeitlich vorziehen, ohne dass Ihre Teilnahme an regulären Veranstaltungen darunter leidet.

  • Wenn Sie bereits ein Proseminar mit Erfolg besucht haben, können Sie sich in der Blockveranstaltung durch aktive oder passive Teilnahme weitere Spezialkenntnisse aneignen.

  • Organisatorische Hinweise:
  • Besprechungstermine nach individueller Vereinbarung [Anmeldung ab dem 24.06.]
  • Einreichung einer schriftlichen Ausarbeitung bis zum 02.09.2002
  • Vorträge im Zeitraum 16.-20.09.2002, jeweils 8-16 Uhr
  • Veranstaltungsort: Seminarraum 314, Carl-Zeiss-Straße 3