KIP-Veröffentlichungen

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Charakterisierung und Verbesserung eines noch unvollkommenen neuromorphen Hardwaresystems. Zunächst werden das Hardwaresystem und die verwendete Softwareumgebung beschrieben. Es werden Methoden vorgestellt, verschiedene Eigenschaften des Mikrochips zu testen und Fehlverhalten zu spezifizieren. Ergebnisse der hier entwickelten Methoden und Lösungsansätze werden präsentiert. Diese beinhalten automatisierte Testroutinen für den Digitalteil des verwendeten Chips, die Spezifikation der Parameterstabilität, des Rauschens, der synaptischen Langzeitplastizität und ein Problem mit der Auslese interner Größen. Desweiteren werden Verbesserungen zur Softwareumgebung und des Entwicklungsprozesses präsentiert. Dazu gehören eine Beschleunigung des Kompilierungsprozesses, eine Laufzeitanalyse und eine graphische Oberfläche für die interaktive Anwendung des Hardwaresystems. Die präsentierte Arbeit liefert Erkenntnisse über Wirkungsweise und Fehlverhalten des verwendeten Chips, die zu Verbesserungen in zukünftigen Revisionen beitragen können. Die Beiträge zur Verbesserung der Softwareumgebung erhöhen die Effektivität und Transparenz des Entwicklungsprozesses und erleichtern die Benutzbarkeit des Chips.

This thesis presents the work done towards the characterization and improvement of the operation of an imperfect neuromorphic hardware device. The hardware system and the utilized software framework are described. The developed methods for testing and specifying various chip features and imperfections are introduced, the results and a set of developed solutions are shown. These include an automated test suite for the digital part of the utilized chip, specification of its parameter stability, of noise types, of its long-term synaptic plasticity and of a specific problem with the readout of internal observables. Improvements of the software framework and of its development flow are presented, including a speedup of the build process, code profiling techniques and a graphical front-end for interactive operation of the hardware system. The presented work provides important insights into the functions and malfunctions of the utilized chip, which will eventually help improve its future revisions. The contributions to the software environment increase efficiency and transparency of the development flow and facilitate an experimental usage of the chip.