MOSCITO - eine Kommunikationsinfrastruktur für die verteilte Nutzung von Entwurfswerkzeugen

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1 MOSCITO - eine Kommunikationsinfrastruktur für die verteilte Nutzung von Entwurfswerkzeugen Workshop Grid-Technologie für den Entwurf technischer Systeme 22. April 2005, Dresden Peter Schneider, André Schneider, Peter Schwarz Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen, Außenstelle Entwurfsautomatisierung EAS Zeunerstraße 38, Dresden

2 Gliederung Motivation Moscito-Architektur Anwendungen Moscito und Grid Zusammenfassung

3 Motivation Akustische Wellenausbreitung an Ultraschallwandlern Feldberechnung Gesamtsystemsimulation eines Gyroskops Monte-Carlo-Simulation

4 Motivation Probleme beim Systementwurf in Mikrosystemtechnik Heterogene Systemstruktur (elektrisch-nichtelektrisch, analog-digital, HW-SW) Verschiedene Abstraktionsebenen Gekoppelte Feldprobleme (Multi physics) Vielfältige Toollandschaft, teure Lizenzen Anwendungen für Simulation Gesamtsystemsimulation Gekoppelte Simulation physikalischer Effekte Parameteroptimierung Monte-Carlo-Simulation z.b. zur Erfassung technologischer Parameterschwankungen Modellbasierter Entwurf von Algorithmen

5 MOSCITO-Architektur Ziele Integration vorhandener (kommerzieller) Entwurfswerkzeuge nach einheitlichem Schema Plattformübergreifende Kommunikation zwischen den Werkzeugen und zwischen Werkzeug und Anwender GUI für globale Ergebnisdatenhaltung und Ergebnisvisualisierung Scriptsteuerungsmöglichkeit Flexible, modulare Organisation von verteilten Workflows Sichere (verschlüsselte) Kommunikation

6 MOSCITO-Architektur Chain ANSYS User 1 Text Spice Cycle4 Saber MGEN Chart Saber Farm OPAL EUKLID Viewer Servlet Scope Tomcat Workflow Agent Agent Desktop Engine MOSCITO Kernel Betriebssystem mit Java Virtual Machine (Windows, Solaris, Linux, MacOS X)

7 MOSCITO-Architektur

8 MOSCITO-Architektur Optimierungsworkflow Chart 2 MGEN Agent Cycle4 OPAL EUKLID ANSYS Agent Text Chart 1 Viewer Scope Workflow Agent Agent Desktop MOSCITO Kernel Betriebssystem mit Java Virtual Machine (Windows, Solaris, Linux, MacOS X)

9 MOSCITO-Architektur Tooleinbindung

10 Anwendung Entwurfsaufgaben simulationsgestützte Optimierung verteilte Testmustergenerierung und Test digitaler Systeme Remote-Zugriff auf Simulationswerkzeuge z.b. in E-Learning-Systemen Kopplung von Simulatoren Monte-Carlo-Simulation Workflowbeispiele

11 Anwendung - Optimierung Optimierungsworkflow Moscito GUI Moscito GUI

12 Anwendung - Optimierung einer Mikropumpe

13 Anwendung - Optimierung einer Mikropumpe Ergebnisse der Optimierung

14 Anwendung - Simulatorkopplung

15 Anwendung E-Learning Problemangepasstes Front-End Bild E-Learning Modellparametrisierung über Formular Simulatoraufruf über Servlet

16 MOSCITO und Grid Koordinierung von Ressourcen ohne zentrale Steuerung GUI lose Kopplung jeweils eigenständig arbeitender Entwurfswerkzeuge zu Workflows hohe Skalierbarkeit durch Datenflussprinzip Publish/Subscribe-Prinzip beim Schicken der Ergebnisse zum Anwender Kriterien nach aber Ian Foster: What is the Grid? A Three Point Checklist kein anonymer Anwenderkreis (sondern ausgewählte KMU- bzw. Projektpartner,...) keine Nutzerverwaltung oder Kostenabrechnung durch die Software

17 MOSCITO und Grid Nutzung standardisierter, offener Schnittstellen und Protokolle Kommunikion über "Java serialized objects" auf Basis von TCP/IP offene Schnittstellen für Erweiterungen durch Dritte (Agent, Workflow, Servlet,...) Kriterien nach Verschlüsselung auf Basis von JCE (Java Cryptography Extensions) aber Ian Foster: What is the Grid? A Three Point Checklist keine Verwendung von Standardprotokollen (HTTP, SOAP,...) keine allgemeine Middleware sondern anwendungsnahe Integrationsplattform mit möglichst effizienter Kommunikation und Administration

18 MOSCITO und Grid Bereitstellung qualitativ neuer Dienste transparente (unsichtbare) Verwaltung von verteilten Ressourcen Anwender nutzt Dienst (Simulation, simulationsgestützte Optimierung,...) Sicherung der Datenintegrität und der Vertraulichkeit (bei Bedarf) aber keine dynamische Ressourcenzuteilung oder Lastbalancierung geringe Toleranz gegenüber Netzwerkfehlern Kriterien nach Ian Foster: What is the Grid? A Three Point Checklist

19 MOSCITO und Grid GRID-Ankopplung Anforderungen Verfügbarkeit von Entwurfswerkzeugen im Grid Sichere Kommunikation (Know How Schutz)

20 Zusammenfassung MOSCITO wird erfolgreich für die verteilte Nutzung von Entwurfswerkzeugen eingesetzt Entwicklungsbedarf besteht hinsichtlich Synchronisation bei Parallelisierung Verwaltung von Diensten Dynamische, lastabhängige Nutzung von Ressourcen Fehlertoleranz Verbindung von Grid-Lösungen und Toolintegrationkonzepten von MOSCITO wird unter Anwendungsaspekten untersucht

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