070129 Afscheidsboekje Krol 06-02-2007 09:25 Pagina 1
Architectuur van de overvloed
door Prof. dr .ir. Th. Krol
070129 Afscheidsboekje Krol 06-02-2007 09:25 Pagina 2
070129 Afscheidsboekje Krol 06-02-2007 09:25 Pagina 3
Architectuur van de overvloed
Afscheidcollege
16 februari 2007
vanwege
het emeritaat aan de
Universiteit Twente
door
Prof.dr.ir.Th.Krol
---
Architectuur van de overvloed
070129 Afscheidsboekje Krol 06-02-2007 09:25 Pagina 4
Mijnheer de Rector, collega's, familie en vrienden, ik ben zeer vereerd
met uw aanwezigheid.
Inleiding
Met dit college sluit ik een periode van 14 jaar onderzoek en onderwijs aan
deze universiteit af.
Na mijn ingenieursexamen elektrotechniek in 1971 aan de Technische
Universiteit Eindhoven, toen nog Technische Hogeschool genaamd, ben ik in
dienst gekomen van het Natuurkundig Laboratorium van Philips in
Eindhoven.
Daar heb ik geleerd wat toegepast wetenschappelijk onderzoek is en hoeveel
plezier het geeft wanneer je ergens een nieuwe oplossing voor hebt gevonden.
Het plezier van het creëren.
Ook in die tijd speelde de architectuur van digitale systemen en in het bij-
zonder computers een belangrijke rol in mijn onderzoek. Mijn onderzoek
was onder andere gericht op de besturingscomputers van telefooncentrales.
Onderzoek dat geleid heeft tot het (4,2)-concept, een computerarchitectuur
4 gebaseerd op foutencorrigerende codes. Een computer gebouwd volgens
deze architectuur heeft de eigenschap dat wanneer de machine defect raakt
deze toch correct blijft functioneren.
Verder heb ik gewerkt aan de architectuur voor een telefooncentrale die in
een satelliet geplaatst moest worden. Door mijn kennis op het gebied van
foutencorrigerende codes was ik betrokken bij de ontwikkeling van de code-
ring van de Compact Disk.
Dit alles heeft geleid tot een groot aantal octrooien.
Door de opkomst van het vakgebied informatica en mijn interesse daarin,
Architectuur van de overvloed ben ik mij later gaan bezig houden met specificatietalen en ontwerpmethodo-
logie, de leer van het ontwerpen, met als toepassing grote geïntegreerde
circuits.
Met deze achtergrond ben ik in 1992 aan deze universiteit benoemd als
hoogleraar op het gebied van architectuur en uitrusting van digitale
systemen.
In de 14 jaar dat ik hoogleraar was, zijn de bouwstenen waarmee de architect
van digitale systemen werkt enorm veranderd.
070129 Afscheidsboekje Krol 06-02-2007 09:25 Pagina 5
In dit afscheidscollege zal ik de volgende onderwerpen aan de orde laten
komen
· Een korte wandeling door het inwendige van uw PC.
· De ontwikkeling van de IC technologie van 1992 tot heden.
· Networked embedded systemen.
· Nieuwe architecturen.
· Onderwijs en onderzoek.
· Dankwoord.
Een korte wandeling door het inwendige van uw PC
Voor degenen voor wie dit vakgebied helemaal onbekend is het volgende:
wanneer u een willekeurig elektronisch apparaat, bijvoorbeeld uw PC of uw
gsm open maakt ziet u één of meerdere plastic platen met daarop honder-
den onderdelen. Dat lijkt al heel complex.Te midden van die onderdelen
vindt u kleine zwarte plaatjes. Dat zijn de zogenaamde geïntegreerde circuits,
IC's. Een dergelijk IC bevat op zich weer miljoenen zeer kleine onderdelen.
Dus de feitelijke complexiteit wordt niet bepaald door al die onderdelen op
die plastic plaat, de zogenaamde printplaat, maar door de complexiteit van
de IC's. 5
Architectuur van de overvloed
070129 Afscheidsboekje Krol 06-02-2007 09:25 Pagina 6
Die IC's bevatten maar twee verschillende dingen, transistoren en verbin-
dingen, gemaakt op een plaatje silicium. Een dergelijk plaatje silicium noemt
men een chip. Op dit moment is men in staat een half miljard transistoren
en hun onderlinge verbindingen op een plaatje silicium van 1 cm2 te plaat-
sen. De elektrische signalen over die verbindingen representeren een 0 of 1,
(waar of niet waar). Met een aantal transistoren kunnen we een logische
schakeling maken. Die logische schakeling is de kleinste bouwsteen die de
architect gebruikt en zo'n bouwsteen neemt beslissingen in de vorm van
"als dit waar en dat niet waar is dan is het niet waar". De muziek in uw MP3
speler, de beelden van uw DVD speler, alles wordt weergegeven in de vorm
van getallen en ieder getal wordt op zijn beurt weergegeven door een rijtje
nullen en enen. Het zelfde geldt voor de letters die u intypt op uw PC. Die
getallen en letters, dus rijtjes 0-en en 1-en, noemen we data en die data
worden bewerkt door logische schakelingen. Daarnaast moeten we de data
ook kunnen bewaren. Daarvoor maken we met een aantal transistoren een
geheugen. Ook dit zijn weer bouwblokken voor de architect.
Met al die bouwblokken die ik hiervoor noemde zijn we in staat een zoge-
naamde processor te maken. Een processor kan een rij opdrachten uitvoeren
op de data. Een degelijke rij opdrachten noemen we een programma.
Een processor onderscheidt zich van allerlei andere digitale schakelingen
6 door de eigenschap dat een processor een programma kan uitvoeren waarbij
de data de loop van het programma kunnen beïnvloeden.
Uw PC bevat een grote processor. Processoren vindt u echter overal terug.
De meeste zijn verborgen, het programma kunt u niet veranderen. Ze zijn
ingebed.Vandaar de huidige naam van de leerstoel: "Computer Architectuur
voor Embedded Systemen". U bent waarschijnlijk in het bezit van meer dan
honderd processoren. De meeste zijn klein. Uw PC bevat één grote en meer-
dere kleinere processoren. Deze kleine embedded processoren zijn er voor
het beeldscherm, het geluid en de internetaansluiting. Een gemiddelde
Architectuur van de overvloed middenklasse auto bevat zo'n vijftig processoren, met taken variërend van
motormanagement tot het in- en uitschakelen van de verlichting.Verder
zitten er processoren in uw radio,TV, DVD speler, magnetron, en zo voort.
Tot zover iets over IC's en processoren.
070129 Afscheidsboekje Krol 06-02-2007 09:25 Pagina 7
De ontwikkeling van de IC technologie in de afgelopen 14 jaar
Sinds het begin van de IC technologie in de jaren zestig verdubbelde het
aantal transistoren dat men op een IC kan plaatsen ongeveer iedere 18
maanden. In het volgende overzicht zal ik u laten zien wat dit bekent voor
de computer architect.
Als voorbeelden neem ik de INTEL processoren uit 1992 en 2004
In 1992 bevatte de toen gangbare Intel 386 processor 0,25 miljoen transis-
toren. In 2004 bevatte de INTEL Pentium processor 167 miljoen transistoren.
Dit betekent dat het aantal transistoren per mm2 in 12 jaar toenam met een
factor 200. Dat is een verdubbeling elke 18 maanden.
De snelheid van die transistoren nam in die tijd toe met een factor 10 en de
rekencapaciteit, dus het aantal opdrachten dat per seconde kan worden uit-
gevoerd, met een factor 1000.
We kunnen nu dus 1000 maal meer dingen laten doen door zo'n stukje sili-
cium als 14 jaar geleden. Het is te verwachten dat we over 12 tot 14 jaar weer
1000 maal meer kunnen laten doen door eenzelfde klein stukje silicium ter
grootte van de nagel van uw duim.
U kunt zich voorstellen dat deze toename enorme nieuwe mogelijkheden 7
biedt op allerlei gebieden. Enerzijds kunnen we steeds intelligentere toestel- Architectuur van de overvloed
len maken en anderzijds kunnen we die toestellen steeds kleiner maken.
Chip oppervlak 42 mm2
Aantal transistoren 0,25 M
1992 Aantal transistoren per mm2 0,6 M
INTEL 386 Klok frequentie 33 MHz 200 x
Reken capaciteit 10 MIPS
Chip oppervlak 135 mm2
2004 Aantal transistoren 167 M
INTEL Aantal transistoren per mm2 120 M
Pentium 4 Klok frequentie 3.000 MHz
Reken capaciteit 10.000 MIPS 1000 x
070129 Afscheidsboekje Krol 06-02-2007 09:25 Pagina 8
Dankzij deze nieuwe mogelijkheden rijden we straks in auto's die betrouw-
baarder, veiliger en zuiniger zijn. We zullen in de toekomst thuis zuiniger
met energie kunnen omgaan. We zullen veel betere medische diagnoses
stellen, ziektes eerder ontdekken en de patiënt beter kunnen bewaken.
Het internet en andere communicatie mogelijkheden geven ons nu al toe-
gang tot een bijna oneindige hoeveelheid informatie. Dat zal in de toekomst
alleen maar meer worden, maar dan wel beter geordend en overzichtelijker.
Misschien zal in de toekomst dankzij deze nieuwe communicatiemiddelen,
een groot gedeelte van het woon-werkverkeer overbodig worden.
The sky is the limit.
Door stukjes elektronica verstopt in de productverpakkingen is een super-
markt zonder kassa's nu al mogelijk. Maar ook die elektronica in de verpak-
king zal steeds slimmer en kleiner worden.
Nu kan die elektronica in de verpakking alleen nog maar communiceren met
de kassa. In de toekomst kunnen ze ook met elkaar communiceren.
Dit levert een compleet nieuw onderzoeksgebied op: 'Networked Embedded
Systems'
8 Networked Embedded Systems
Dit is een geheel nieuw onderzoeksgebied.
De basis ligt in de mogelijkheid heel kleine apparaatjes te maken, ter grootte
van een vingerhoed of zelfs een speldenknop. Een dergelijk apparaatje bevat
een zendertje, een ontvangertje, een of meerdere sensoren en een klein com-
putertje. Dat alles wordt gevoed door een klein batterijtje, een fotocel, of
andere nog onvoorziene mogelijkheden. Die apparaatjes kunnen door middel
van hun zender en ontvanger met elkaar praten. Maar omdat alles zo klein
is kan dat niet over een grote afstand.Tien meter is al ver. Die apparaatjes
Architectuur van de overvloed kunnen heel goedkoop worden. We zullen die apparaatjes voortaan de naam
'node' geven. Heel veel van die nodes samen kunnen een netwerk vormen
en alle beetjes intelligentie van die nodes samen kunnen een zeer intelligent
netwerk vormen.
De toepassingen zijn bijna onbeperkt. Eén toepassing, onderzocht in de
Verenigde Staten, betreft het uitstrooien van deze nodes over vijandelijk
gebied.Trillings- en temperatuursensoren detecteren vijandelijke activiteit
en geven die informatie via het netwerk door. Het netwerk bouwt zichzelf op
070129 Afscheidsboekje Krol 06-02-2007 09:25 Pagina 9
en er zijn zoveel nodes dat defecte of vernietigde sensoren geen invloed heb-
ben op de goede werking van het totaal.
Er zijn echter gelukkig ook nuttiger en mensvriendelijker toepassingen, zoals 9
nodes die worden vastgeplakt op artikelen die vervoerd moeten worden. Architectuur van de overvloed
Het netwerk van nodes dat spontaan is opgebouwd, bepaalt automatisch of
artikelen die bij elkaar in de buurt staan gevaar voor elkaar opleveren, of het
bepaalt of het artikel met de juiste vrachtwagen vervoerd wordt.
Ook veel simpeler toepassingen zijn mogelijk, zoals de besturing van de
zonneschermen van grote gebouwen. De automatisering hiervan vraagt nu
nog veel dure bekabeling. Een simpele node per zonnescherm, sommige met
een lichtsensor andere met een windsensor en allemaal met een beetje
intelligentie, lost het probleem op een goedkope wijze op. Er is geen dure
bekabeling meer nodig, alleen een aansluiting op 230 volt.
Op dit gebied is veel onderzoek te doen, zoals
· Netwerkprotocollen:
Hoe communiceren de nodes met elkaar
· Lidmaatschapsprotocollen:
Op welke wijze en onder welke voorwaarden kan een node opgenomen
worden in het netwerk.
070129 Afscheidsboekje Krol 06-02-2007 09:25 Pagina 10
· Betrouwbaarheid:
Als één of meer nodes rare dingen gaan doen mag hij niet in staat zijn
het volledige netwerk te blokkeren.
· Eenvoudige besturingssystemen:
Een dergelijk node kan immers niet een volledige Pentium processor
bevatten.
Enzovoort.
Dit onderzoek heeft al veel interessante resultaten opgeleverd. Dit heeft
geleid tot veel belangstelling vanuit de industrie. De groep is internationaal
leidinggevend en betrokken in vele nationale en internationale projecten.
Het heeft geleid tot de oprichting van een nieuw bedrijf, genaamd 'Ambient
Systems'. Dit is één van de twee bedrijven die de leerstoel heeft voortge-
bracht.
Nieuwe architecturen
U kunt zich voorstellen dat 200 maal meer transistoren op een chip en 1000
maal meer rekencapaciteit in 14 jaar, naast alle nieuwe mogelijkheden ook
10 nog een flink aantal nieuwe onderzoeksuitdagingen oplevert. Onderzoek
naar ontwerpmethoden, het testen van IC's met 100 miljard transistoren
die allemaal goed moeten werken en het energieverbruik van een dergelijk
groot IC.
Meer transistoren op een chip betekent hogere ontwerpkosten en die kosten
moeten uiteindelijk weer worden terugverdiend. Alleen wanneer er miljoe-
nen van dezelfde chip verkocht kunnen worden, is het rendabel een geheel
nieuw ontwerp te maken. We moeten dus werken in de richting van chips
die voor meerdere toepassingen gebruikt kunnen worden. Dus IC's die pro-
Architectuur van de overvloed grammeerbaar zijn.
Geïntegreerde circuits kunnen verdeeld worden in een aantal categorieën:
· ASIC's, Application Specific Integrated Circuits
· FPGA's, Field Programmable Gate Arrays
· DSP's, Digital Signal Processors
· General Purpose Processoren
070129 Afscheidsboekje Krol 06-02-2007 09:25 Pagina 11
We hebben ook gezien dat het ontwikkelen van een IC voor slechts één
toepassing, een ASIC (Application Specific Integrated Circuit), zelden nog
rendabel is.
Een processor zoals een Pentium is een general purpose processor. Hij kan
voor iedere toepassing worden gebruikt. Maar dat gaat ten koste van een
hoog energieverbruik en een beperkte efficiëntie.
Om die redenen zijn er een aantal andere types processoren ontwikkeld voor
een beperkt toepassingsgebied, zoals DSP's, Digitale Signaal Processoren,
die o.a. gebruikt worden voor het bewerken van video- en geluidssignalen,
en FPGA's, Field Programmable Gate Arrays.
Deze laatste IC's bestaan uit een heel groot aantal logische functies en regis-
ters voor dataopslag.Voor gebruik wordt een FPGA geconfigureerd. De logi-
sche functies en registers worden daarbij statisch met elkaar verbonden.
Het configureren vraagt relatief veel tijd. Men noemt de architectuur van
deze FPGA's wel fijnkorrelig omdat logische functies en registers met elkaar
verbonden worden.
De efficiëntie van deze FPGA's is laag, maar ze vormen een goede en goed-
kope oplossing voor functies waarvan er relatief weinig geproduceerd wor-
den.Tienduizend is hier ook nog relatief weinig.
De leerstoel heeft zich in de laatste 10 jaar onder andere toegelegd op onder- 11
zoek naar energie efficiënte grofkorrelige herconfigureerbare architecturen Architectuur van de overvloed
(Coarse-Grained Reconfigurable architectures). In plaats van het verbinden
van grote aantallen registers en logische functies worden hier eenvoudige
processoren met elkaar verbonden en iedere processor wordt
zodanig ingesteld dat hij gedurende enige tijd op een effectieve en energie-
arme wijze een specifieke taak kan vervullen. Moet de processor een andere
taak gaan vervullen dan wordt hij opnieuw ingesteld (geherconfigureerd).
Aan de hand van een metafoor zal ik u proberen duidelijk te maken wat het
verschil is tussen een normale computer (general purpose processor), een
fijnkorrelige herconfigureerbare architectuur (FPGA) en een grofkorrelige ook
herconfigureerbare architectuur. De architectuur die we de afgelopen jaren
met succes onderzocht hebben.
070129 Afscheidsboekje Krol 06-02-2007 09:25 Pagina 12
General purpose processor
Zoals ik u in het begin van mijn betoog vertelde bestaat een IC uit een groot
aantal transistoren en een groot aantal verbindingen. Een groepje van tran-
sistoren vormt een logische schakeling. U kunt dit vergelijken met een
enorm groot kantoor, met zo'n 10 miljoen kleine kamertjes waarin door een
mannetje of vrouwtje een beslissing wordt genomen of een eenvoudige
berekening wordt uitgevoerd. Ieder kamertje komt overeen met een of
andere logische schakeling.
Verder is er een magazijn, het geheugen, voor de opslag van de data, bijvoor-
beeld muziek en een magazijn voor de opslag van de opdrachten die achter-
eenvolgens door de processor moet worden uitgevoerd.
Die kamertjes zijn verbonden door een enorm aantal gangen waardoor
opdrachten en data, rijtjes 0-en en 1-en, heen en weer worden gedragen door
postbodes. Al die mannetjes en vrouwtjes gebruiken ieder een beetje ener-
gie.Te vergelijken met het energieverbruik van een processorchip. Hoe groter
de afstand die er gelopen wordt door de postbodes, hoe groter het aantal
postbodes en hoe groter het aantal kamertjes waarin gewerkt wordt, hoe
groter het energieverbruik is.
12 De mannetjes in de werkkamers zijn nogal dom. Iedere handeling die ze
verrichten moet hen verteld worden. Ook daarvoor zijn gangen en postbodes
nodig die de opdrachten naar de werkkamers brengen.Voor iedere werk-
kamer is er een gang. Die opdrachten komen uit een groot commando-
centrum waar de opdrachten uit het opdrachtenmagazijn vertaald worden
in opdrachten voor de werkkamers
De postbodes die de data vervoeren kunnen niet lezen en daarom wordt
naar ieder kruispunt voor iedere postbode met data een postbode met een
opdracht gestuurd die hem vertelt hoe hij verder moet lopen.
Architectuur van de overvloed
Het commandocentrum krijgt zijn opdrachten uit het opdrachtenmagazijn.
Ook hier is weer een gang nodig en een stroom van postbodes.
Naar het magazijn met gegevens (data) loopt ook een rij postbodes met
opdrachten om aan te geven welke gegevens opgehaald moeten worden.
070129 Afscheidsboekje Krol 06-02-2007 09:25 Pagina 13
De werkkamertjes van het commandocentrum zijn onderling verbonden met
gangen waardoor opdrachten met behulp van postbodes heen en weer
gestuurd worden. 13
Architectuur van de overvloed
Het vullen van het opdrachtenmagazijn is al tientallen jaren geleden opge-
lost. De taak die moet worden uitgevoerd, wordt beschreven in een program-
meertaal en door een computer vertaald in de opdrachten die moeten wor-
den opgeslagen in het opdrachtenmagazijn.
U ziet, een uiterst inefficiënt kantoor, dat veel energie verbruikt.
Het transport van de opdrachten en het commandocentrum, de gele manne-
tjes, gebruiken veel meer energie dan de postbodes en de werkkamertjes
voor de data, de rode mannetjes. Dit verschil kan wel een factor 100 bedragen.
Echter, een general purpose processor heeft het grote voordeel dat iedere
mogelijke taak uitgevoerd kan worden en dat we weten hoe we een derge-
lijke processor moeten programmeren.
Voor DSP's, digitale signaal processoren, kunnen we hetzelfde plaatje
gebruiken. De werkkamertjes zijn daar aangepast aan de toepassing en de
managementlaag is wat kleiner. Helaas is het programmeren ervan een stuk
moeilijker dan het programmeren van een general purpose processor.
070129 Afscheidsboekje Krol 06-02-2007 09:25 Pagina 14
Fine-grained reconfigurable
We gaan nu dezelfde metafoor toepassen op een fine-grained reconfigurable
architectuur, een FPGA.
Het kantoor bestaat wederom uit een groot aantal werkkamertjes, verbonden
door gangen waardoor de postbodes met gegevens heen en weer kunnen
lopen. De taak die uitgevoerd moet worden is vooraf bekend en die taak
moet steeds weer opnieuw worden uitgevoerd. Er zijn allerlei soorten werk-
kamertjes die verschillende taken kunnen uitvoeren. Alle kamertjes zijn ver-
bonden door gangen.
14
Omdat de taak die uitgevoerd moet worden al bekend is en niet vaak zal ver-
Architectuur van de overvloed anderen, kunnen de kruispunten op de gangen gedeeltelijk worden dicht
getimmerd om er voor te zorgen dat de postbodes met data maar één kant
op kunnen. We hebben dan geen postbodes meer nodig die opdrachten naar
de kruispunten brengen.
Vooraf is bepaald hoe de postbodes moeten lopen van het magazijn naar de
kamertjes, welke en wat voor soort kamertjes achtereenvolgens gebruikt
moeten worden en hoe de postbodes de data van het ene kamertje naar het
andere kamertje moeten transporteren. Het kantoor is geconfigureerd. U ziet
het management is verdwenen en we hebben een zeer energie efficiënte
070129 Afscheidsboekje Krol 06-02-2007 09:25 Pagina 15
oplossing. Helaas is het gebruik van het kantooroppervlak niet zo efficiënt.
Vele werkkamers en veel gangen worden nooit gebruikt. Maar die gebruiken
gelukkig ook geen energie. Het ontwerp is echter nogal star. Moet het kan-
toor een andere functie gaan vervullen dan is dat alleen mogelijk na een uit-
gebreide verbouwing die relatief veel tijd vraagt. Kenmerkend voor dit kan-
toor is dat de logische functies, de kamertjes, erg eenvoudig zijn.Vandaar de
naam "fine-grained reconfigurable architecture".
Coarse-Grained Reconfigurable
De achterliggende gedachte van een "coarse-grained reconfigurable architec-
ture" is dat een dergelijk kantoor gedurende enige tijd een bepaalde functie
uitvoert en daarna weer een andere maar soortgelijke functie. Het kantoor
moet energiearm zijn. De omschakeling van de ene naar de andere taak
moet vlot kunnen gebeuren.
15
Architectuur van de overvloed
Het kantoor bestaat uit werkkamers en een datamagazijn die onderling zijn
verbonden door een gangenstelsel. Daarnaast is er een opdrachtenmagazijn.
070129 Afscheidsboekje Krol 06-02-2007 09:25 Pagina 16
De werkkamers zijn nu in groepjes samengevoegd. Aan ieder groepje werk-
kamers is een opdrachtenkamertje toegevoegd.Van hieruit worden de
opdrachten voor een groepje uitgegeven.
Verder wordt ieder kruispunt van het gangenstelsel voorzien van een klein
werkkamertje dat de datapostbodes in de goede richting stuurt.
Ook de opdrachten voor het datamagazijn komen uit een eigen werk-
kamertje.
Die extra werkkamertjes moeten natuurlijk ook gevoed worden met
opdrachten. Om dat mogelijk te maken is er een gangenstelsel waardoor
postbodes opdrachten vanuit een commandocentrum naar al die locale
opdrachtenwerkkamertjes brengen.
Deze postbodes en het commandocentrum zijn alleen actief indien de
processor geconfigureerd wordt. Gedurende het bewerken van de data zijn
alleen de daarvoor bestemde werkkamertjes, het gangenstelsel voor de data
en de locale werkkamertjes actief. Er hoeven geen grote afstanden meer te
worden afgelegd.
Deze architectuur is flexibel en energiearm. U kunt zich voorstellen dat het
16 niet eenvoudig is om de functie van de locale werkkamers te bepalen.
Door de manier van uitleggen lijkt het allemaal erg eenvoudig. Het tegendeel
is waar. Een bijkomend probleem is dat de processor geprogrammeerd moet
kunnen worden en dat dit programmeren moet leiden tot een efficiënt func-
tioneren van de processor. Deze problemen zijn verre van triviaal en vragen
nog wel enig onderzoek.
Mijnheer de rector, geachte aanwezigen, ik kon het helaas niet nalaten nog
enige techniek te doceren.
Architectuur van de overvloed Deze coarse-grained reconfigurable architectuur is ontwikkeld in onze groep
en wordt nu als ontwerp op de markt gebracht door Recore Systems,
de tweede spin-off van onze leerstoel. Ik hoop dat de leerstoel CADTES het
bedrijf Recore Systems nog lange tijd met onderzoek mag en kan onder-
steunen.
070129 Afscheidsboekje Krol 06-02-2007 09:26 Pagina 17
De toekomst
Hoe de architectuur van een processor voor algemene toepassingen zich in
de toekomst zal ontwikkelen is moeilijk te voorspellen. We zien dat de nano-
technologie het mogelijk zal maken binnen 10 jaar meer dan 10 miljard
transistoren op een chip te plaatsen. Nog meer transistoren gebruiken voor
één processor is zinloos. Het levert geen extra rekencapaciteit. Daarom
plaatst INTEL nu al meerdere processoren op een chip. Over 10 jaar zullen
dat er meer dan 100 zijn. Besturingssystemen die in staat zijn de taken op
een efficiënte manier over honderden processoren te verdelen bestaan nog
niet. Moet het onderzoek op het gebied van besturingssystemen weer een
nieuwe impuls krijgen?
Wat betreft de toekomst van processoren voor speciale toepassingen voorzie
ik een aantal nieuwe mogelijkheden op het gebied van dataflow machines.
Deze machines zullen als kleinste rekeneenheid een volledige processor
hebben in plaats van een stukje logica dat slechts een eenvoudige rekenkun-
dige operatie kan uitvoeren. Onderzoek in de leerstoel heeft aangetoond dat
dit een levensvatbare benadering is. Echter ook hier geldt dat deze architec-
turen alleen gebruikt kunnen worden wanneer het ontwerp van deze machi-
nes ondersteund wordt door goede ontwerpsoftware.
17
Architectuur van de overvloed
Onderwijs en onderzoek
De taken van een universiteit zijn onderwijs en onderzoek. Beide taken zijn
volgens mij even belangrijk. Met het onderzoek gaat het uitstekend, maar ik
maak me echter wel enige zorgen over het onderwijs.
Voor een kwalitatief hoogwaardige opleiding is een evenwichtig en zorgvuldig
opgebouwd curriculum nodig. Mijn ervaring is dat de opleidingsdirecteuren
daar alle aandacht aan besteden. Dat onderwijs moet gegeven worden door
enthousiaste universitair docenten en hoogleraren die het vak dat ze geven
volledig beheersen en op de hoogte zijn van de laatste ontwikkelingen op
dat vakgebied. Dit is in de praktijk alleen mogelijk indien de docenten ook
onderzoek doen op het gebied dat ze doceren.
Leerstoelen dienen hun onderzoek tegenwoordig in te passen in het onder-
zoeksprogramma van een instituut. Ik ben bang dat hierdoor in de toekomst
een steeds grotere mismatch zal ontstaan tussen de onderzoek- en onder-
wijsprogramma's.
070129 Afscheidsboekje Krol 06-02-2007 09:26 Pagina 18
Volgens mijn observaties zijn er nu al te veel vakken die gegegeven worden
door docenten die op een ander onderzoeksgebied werkzaam zijn. Ik zie dat
als een bedreiging voor de kwaliteit van het onderwijs.
Helaas is het niet mogelijk onderzoeksprojecten op te starten zonder externe
financiering. Deze subsidieverstrekkers zijn sterk gericht op utilisatie.
Dat leidt tot ontwikkelwerk in plaats van onderzoek. Dat is niet de taak van
de universiteiten. De taak van een universiteit is onderzoek te doen naar de
fundamenten en alternatieve wegen te bewandelen met als doel de kennis
op een vakgebied te verhogen en deze uit te dragen.Voor dit soort fundamen-
teel onderzoek is veel meer geld nodig.
Mijnheer de rector, geachte aanwezigen, het was een voorrecht de afgelopen
14 jaar te mogen werken aan deze universiteit op het onderzoeksgebied
"computer architectuur voor embedded systemen".
Het aanvaarden van deze leerstoel 14 jaar geleden betekende ook het aan-
vaarden van een bestaande groep onderzoekers en docenten. Op een colle-
giale wijze heeft de groep de onderzoeksdoelstelling van de leerstoel gestalte
weten te geven op een zodanige wijze dat de groep zich uiteindelijk kon ont-
wikkelen tot een leerstoel van meer dan 30 personen met veel industriële
18 contacten en een uitstekende reputatie in binnen- en buitenland.
Ik beschouw het als een bekroning van de leerstoel dat hij als resultaat van
het onderzoek 2 spin-offs heeft weten voort te brengen, Ambient Systems en
Recore Systems.
Tenslotte
Rest mij de aangename taak een groot aantal personen, bedrijven en
instanties te bedanken.
Architectuur van de overvloed
In eerste plaats wil ik het cluster Embedded Systemen en in het bijzonder
mijn eigen leerstoel bedanken. Jullie hebben mij indertijd aanvaard als
primus inter pares. Samen hebben we de leerstoel uitgebouwd tot wat hij nu
is. Ik heb de solidariteit binnen de groep en de solidariteit jegens mij als zeer
bijzonder ervaren. Er zijn perioden geweest dat ik door persoonlijke omstan-
digheden wel eens een steek liet vallen.Voordat ik het mij realiseerde,
was die steek ongevraagd alweer opgenomen. Daar ben ik jullie allen zeer
dankbaar voor.
070129 Afscheidsboekje Krol 06-02-2007 09:26 Pagina 19
Mijn dank gaat ook uit naar de EWI leerstoelen waarmee wij hebben mogen
samenwerken en nog steeds samenwerken. Het vakgebied Embedded
Systemen strekt zich uit over een groot aantal disciplines. In veel projecten
is zowel kennis nodig op het gebied van de wiskunde, de elektrotechniek als
de informatica. We hebben gezamenlijk laten zien dat samenwerking tussen
leerstoelen van verschillende afdelingen mogelijk is en dat dit tot zeer
vruchtbare resultaten leidt. Dank voor het vertrouwen dat jullie in mij stelden.
Ook de medewerkers van de technologiestichting STW wil ik bedanken voor
de plezierige wijze waarop zij onze STW- en PROGRESS-projecten hebben
begeleid.
Toegepast onderzoek is onmogelijk zonder een nauwe samenwerking met de
industrie. De leerstoel heeft vele industriële contacten, zowel in binnen- als
buitenland. Een aantal bedrijven ondersteunt ons onderzoek financieel.
Zonder al die ondersteuning en contacten was de leerstoel niet geworden
wat hij nu is. Ik heb mij voorgenomen in deze afscheidsrede geen namen
van personen en bedrijven te noemen. Daarop maak ik echter een uitzonde-
ring. Philips heeft mij in de 21 jaar dat ik daar heb gewerkt, gevormd als
onderzoeker. Daarna ben ik van 1992 tot 2004 nog als adviseur verbonden
geweest aan Philips Research. Ik wil de directie en de medewerkers van 19
Philips Research bijzonder danken voor het in mij gestelde Architectuur van de overvloed
vertrouwen, de vaak kritische en interessante wetenschappelijke discussies
die we voerden en alle projectondersteuning, zowel in menskracht als
financieel.
Lieve Anneke, bij ons vertrek naar Twente heb ik beloofd wat meer aandacht
te besteden aan jou, onze kinderen, hun partners en later onze kleinkinderen.
Dat is niet altijd even goed gelukt. Maar sinds ik een jaar geleden gedeelte-
lijk gestopt ben met werken en nu helemaal gestopt ben, gaat het al veel
beter en dat bevalt mij prima. Als je werk je hobby is, is het soms moeilijk
om de juiste prioriteiten te stellen. Deze laatste 10 jaren zijn voor jou, door
een aantal zeer bedreigende ziektes bepaald niet de gemakkelijkste geweest.
Ondanks alles heb je me altijd volledig gesteund in mijn werk. Daar kan ik je
niet dankbaar genoeg voor zijn.
En de toekomst? Er zijn een heleboel heel leuke dingen te doen waar ik vroe-
ger nooit aan toe kwam en daarnaast blijft ontwerpmethodologie nog altijd
een leuke hobby.
Ik heb gezegd.
070129 Afscheidsboekje Krol 06-02-2007 09:26 Pagina 20
20
Architectuur van de overvloed
070129 Afscheidsboekje Krol 06-02-2007 09:26 Pagina 21
21
Architectuur van de overvloed
070129 Afscheidsboekje Krol 06-02-2007 09:26 Pagina 22
22
Architectuur van de overvloed
070129 Afscheidsboekje Krol 06-02-2007 09:26 Pagina 23
070129 Afscheidsboekje Krol 06-02-2007 09:26 Pagina 24
Universiteit Twente