Hardware-beschleunigte Indexgenerierung für Semantic Web Datenbanken

- Masterarbeit -


Beschreibung:

Das steigende Datenvolumen heutiger Systeme erfordert immer wieder neue Konzepte zur Erstellung einer sortierten Daten-Ordnung. Neben der Steigerung der Taktraten und der Erweiterung auf Mehrkern-Architekturen bei Prozessoren, sind spezialisierte Komponenten, wie GPUs oder FPGAs, eine weitere Möglichkeit diese Aufgabe zu bewältigen.

Ein FPGA (Field Programmable Gate Array)  ist eine spezialisierte Hardware, die auf spezielle Problembereiche fokussiert eingesetzt werden kann.  Dabei biete er Endkunden die Möglichkeit Konfigurationen vorzunehmen ohne vom Hersteller abhängig zu sein („In the Field programmable“). Durch diese Flexibilität und die hohe Parallelität innerhalb des FPGAs können neue Konzepte verfolgt und kontinuierlich angepasst werden.

In dieser Arbeit soll die Semantic Web Datenbank LUPOSDATE  mit Hilfe eines FPGAs optimiert werden. Bei der Indexgeneration bietet es sich an, die Daten vor der Generation zu sortieren, um schneller einen Index erstellen zu können. Um das Sortieren zu optimieren, soll diese Aufgabe der FPGA mit seiner inhärenten Parallelität  übernehmen.

Neben bekannten Sortierverfahren, wie BucketSort, CountingSort, etc. , bieten sich auf dem FPGA Sortiernetze an, da diese eine hohe Parallelisierbarkeit bieten. Es können mehrere Vergleiche parallel zueinander durchgeführt werden, während die Daten in einer Pipeline mehrere Vergleicherstufen durchlaufen und am Ende sortiert ausgegeben werden.

Für die Verarbeitung großer Datenmengen soll ein hybrides System entwickelt werden, welches die Eingabetripel auf dem FPGA sortiert und an LUPOSDATE zurückgibt.

Abschließend bietet sich ein Performance-Vergleich der unterschiedlichen Sortier-Implementierungen auf dem FPGA mit der bestehenden Software-Lösung von LUPOSDATE an.

Anforderungen/Kenntnisse:
-Sortierverfahren
-VHDL
-Java

Bearbeitung:
Hendrik Kasperczyk

Ergebnis:
Die Ausarbeitung kann im Institut für Informationssysteme angefordert werden.

Betreuung:
Dennis Heinrich, M. Sc.

Institut für Informationssysteme
Ratzeburger Allee 160 ( Gebäude 64 - 2. OG)
23562 Lübeck
Telefon: 0451 / 500 5705