TU BRAUNSCHWEIG
| Carl-Friedrich-Gauß-Fakultät | Informatik
Informatikzentrum

System Support for Instant On/Off Switching Utilizing NVRAM

Betreuer Björn Cassens
Professor Prof. Dr. Rüdiger Kapitza
Projekt bats
IBR Gruppe DS (Prof. Kapitza)
Art Bachelorarbeit
Status abgeschlossen

Einleitung

Bisherige Computer Systeme basieren derzeit auf Flüchtigen DRAM. Eine neue zukunftsträchtige Technologie ist Phase-Change RAM (PRAM) oder Spin-Transfer Tourqe RAM (STT-RAM). Diese zeichnen sich insbesondere durch ihre Nichtflüchtigkeit und geringe Lese- / Schreiblatenzen aus. Damit eröffnen sich neue Möglichkeiten wie Beispielsweise das instantane Ein- und Abschalten von Computer Systemen. Dies wird dadurch möglich, dass NVRAM die gespeicherten Daten auch nach dem Abschalten beibehält. Durch das instantane Ein- und Abschalten von Rechnern ist es möglich, abhängig von der Last nicht benötigte Server oder Mikrocontroller abzuschalten um Energie einzusparen.

Problem

Das Abschalten und die damit verbundene Wiederherstellung des vorherigen Systemzustandes ist eine nicht triviale Aufgabe. Zum einem verlieren interne CPU-Register Ihren Zustand und zum anderem werden die Konfigurationsdaten von Peripherie-Modulen nicht gesichert. Daher ist es notwendig im Betriebssystemkern alle Konfigurationsdaten zu sichern und entsprechend wiederherzustellen. Für einfache Peripherieeinheiten wie eine parallele Ein-/Ausgabe ist dies einfach zu realisieren. Zustandsbehaftete Peripheriekomponenten, wie ein Ethernet-PHY haben einen internen Zustand, der von anderen Systemen abhängt. Beispielsweise, werden Datenpakete intern abgespeichert – diese dürfen während des Neustarts nicht überschrieben werden. Viele Forschungsarbeiten arbeiten daher mit Virtualisierungen und einem minimalistischen Host Betriebssystem. In dieser Arbeit soll jedoch auf eine Virtualisierung verzichtet werden, da beispielsweise Mikrocontroller keine entsprechende Unterstützung aufweisen und eine Emulation zu hohe Performance Einbußen zur Folge hätten. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wird ein von Texas Instruments gefertigter Mikrocontroller genutzt, der neben flüchtigen auch nichtflüchtigen RAM bereitstellt.

Aufgabenstellung

  • Einarbeitung in das Themengebiet, dies umfasst neben einer Literatur Recherche auch die Einarbeitung in die Systeminterna des Mikrocontrollers
  • Implementierung eines Frameworks, welches das instantane Ein-/Abschalten des Mikrocontrollers ermöglicht
  • Evaluation der Ergebnisse anhand einer adaptierten Applikation

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aktualisiert am 14.06.2016, 17:21 von Björn Cassens
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