OPUS - an der Hochschule Offenburg

110 INSTITUT FÜR ANGEWANDTE FORSCHUNG
Jedem Studenten sein eigener
selbst entwickelter PDA
Computer faszinieren uns schon
seit vielen Jahren. Jeder besitzt
einen PC, einen persönlichen Computer;
damit ist für viele ein Traum wahr
geworden. Da gibt es dann die große
Faszination, einmal zu verstehen, wie
ein solcher Computer funktioniert und
vielleicht sogar einmal einen selbst zu
bauen oder zumindest selbst zu programmieren.
Viele Studenten sind noch
aus der C64-Generation, dem ersten
wirklichen Schülercomputer. Später
diente dann der Personal-Computer als
Mittel zur Verwirklichung eigener Ideen
in Form von Spielen, Bildern, Fotobearbeitung
oder heute insbesondere als
Fenster zur Datenwelt des Internets.
Der Traum vom eigenen Computer
als Eigenbauobjekt ist heute möglich
geworden durch die moderne Mikroelektronik,
wie sie nun seit über 20
Jahren an der Hochschule Offenburg
gelehrt wird. Rechnerarchitekturen, programmierbare
und über Software formbare
Strukturen konnten zum ersten
Mal mit Hilfe der modernen Softwarewerkzeuge,
sogenannter Electronic
Design Automation, in Silizium gegossen
werden. Damit war eine neue spannende
Spielwiese für interessierte Digitalfans
geschaffen worden, die die Verwirklichung
eigener Ideen ermöglicht.
An der Hochschule Offenburg wurde
schon 1993 mit dem in zwei herausragenden
Diplomarbeiten entworfenen
16-bit-Mikroprozessor FHOP,
was für „First Homemade Operational
campus I Das Magazin der Hochschule Offenburg I Winter 2010/11
Processor“ steht, Synonym für FHO-Prozessor,
ein erster Kern geschaffen, der
programmiert und in integrierte Schaltungen
eingebaut werden konnte. Als
Mitglied der MPC-Gruppe Baden-Württembergs
waren inzwischen die Möglichkeiten
geschaffen worden, eigene integrierte
Schaltungen von steigender Komplexität
im Rahmen von Hochschularbeiten
zu entwickeln und über die damalige
europäische Fertigungsorganisation
EUROCHIP auch zu produzieren.
Der erste so geschaffene Mikroprozessor
FHOP wurde 1993 noch in 1,5
μm-CMOS-Technologie, der heutige
Stand sind 0,032 μm für die kleinsten
Strukturen, entwickelt. Der Prozessorkern
FHOP wurde in mehreren ASICs,
sogenannten Application Specific Integrated
Circles, erfolgreich eingesetzt
und verschaffte diesen ICs die programmierbare
Intelligenz, die für die Anwendung
in realen Systemen so wichtig
geworden ist. Höhepunkt dieser Entwicklung
war ein 1998 realisierter integrierter
Schaltkreis für einen 24-Stunden-
EKG-Rekorder, der neben dem eigentlichen
Prozessorkern FHOP noch eine
Waveletkompressionseinheit und digitale
Filter zur Signalaufbereitung enthält.
Der Chip wird heute noch in einem
kommerziellen Produkt „Cardioscout“
erfolgreich verwendet. Diese Entwicklung
war nur möglich durch die Bündelung
zahlreicher Diplom- und Studienarbeiten
und den Einsatz von Mitarbeitern
im Rahmen eines vom Land geförderten
Projekts.
UMC 0,18 μm ASIC SoC mit SIRIUS-JANUS Prozessorkern (Chipfläche: 3,24 x 1,53 mm²,
Kerngröße 0,3 mm²)
Die Mikroelektronik ist nicht stehen
geblieben, die Komplexität hat sich verhundertfacht
seit dieser Zeit, und die
Möglichkeiten für studentische Arbeiten
sind entsprechend gewachsen. So
wurde im Institut für Angewandte Forschung
der Hochschule Offenburg, im
ASIC-Design-Center auf der Basis der
alten Erfahrungen inzwischen eine neue
komplexe und leistungsfähige Prozessorgeneration
unter dem Namen SIRI-
US (Small Imprint Risc for Ubiquitious
Systems) entwickelt, der sich inzwischen
in drei Familienmitglieder:
SIRIUS-TINY
mit einer internen 16-bit-Struktur- und
einem 16-bit-Adressraum als kleinen
Bruder, dem
SIRIUS-JANUS
mit einer internen 32-bit-Struktur,
aber einem 16-bit-Bus-System, das es
erlaubt, den 32-bit-Adressraum zu nutzen,
und dem großen Bruder, dem
SIRIUS-HULK
der sowohl intern als auch extern über
eine 32-bit-Struktur verfügt, zusätzlich
einen 32-bit-Divider enthält und auf
den Speicher über einen dualen Cache
zugreift, aufteilt.
Diese Familie deckt nun den gesamten
potenziellen Einsatzbereich von kleinen
Minianwendungen (TINY) bis hin
PDA-Platine (51 x 53 mm²) des StudPod