The “HPI Future SOC Lab” is a cooperation of the Hasso-Plattner-Institut (HPI) and industrial partners. Its mission is to enable and promote exchange and interaction between the research community and the industrial partners. The HPI Future SOC Lab provides researchers with free of charge access to a complete infrastructure of state of the art hard- and software. This infrastructure includes components, which might be too expensive for an ordinary research environment, such as servers with up to 64 cores. The offerings address researchers particularly from but not limited to the areas of computer science and business information systems. Main areas of research include cloud computing, parallelization, and In-Memory technologies. This technical report presents results of research projects executed in 2013. Selected projects have presented their results on April 10th and September 24th 2013 at the Future SOC Lab Day events. / Das Future SOC Lab am HPI ist eine Kooperation des Hasso-Plattner-Instituts mit verschiedenen Industriepartnern. Seine Aufgabe ist die Ermöglichung und Förderung des Austausches zwischen Forschungsgemeinschaft und Industrie. Am Lab wird interessierten Wissenschaftlern eine Infrastruktur von neuester Hard- und Software kostenfrei für Forschungszwecke zur Verfügung gestellt. Dazu zählen teilweise noch nicht am Markt verfügbare Technologien, die im normalen Hochschulbereich in der Regel nicht zu finanzieren wären, bspw. Server mit bis zu 64 Cores und 2 TB Hauptspeicher. Diese Angebote richten sich insbesondere an Wissenschaftler in den Gebieten Informatik und Wirtschaftsinformatik. Einige der Schwerpunkte sind Cloud Computing, Parallelisierung und In-Memory Technologien. In diesem Technischen Bericht werden die Ergebnisse der Forschungsprojekte des Jahres 2013 vorgestellt. Ausgewählte Projekte stellten ihre Ergebnisse am 10. April 2013 und 24. September 2013 im Rahmen der Future SOC Lab Tag Veranstaltungen vor.

The “HPI Future SOC Lab” is a cooperation of the Hasso-Plattner-Institut (HPI) and industrial partners. Its mission is to enable and promote exchange and interaction between the research community and the industrial partners. The HPI Future SOC Lab provides researchers with free of charge access to a complete infrastructure of state of the art hard- and software. This infrastructure includes components, which might be too expensive for an ordinary research environment, such as servers with up to 64 cores. The offerings address researchers particularly from but not limited to the areas of computer science and business information systems. Main areas of research include cloud computing, parallelization, and In-Memory technologies. This technical report presents results of research projects executed in 2012. Selected projects have presented their results on June 18th and November 26th 2012 at the Future SOC Lab Day events. / Das Future SOC Lab am HPI ist eine Kooperation des Hasso-Plattner-Instituts mit verschiedenen Industriepartnern. Seine Aufgabe ist die Ermöglichung und Förderung des Austausches zwischen Forschungsgemeinschaft und Industrie. Am Lab wird interessierten Wissenschaftlern eine Infrastruktur von neuester Hard- und Software kostenfrei für Forschungszwecke zur Verfügung gestellt. Dazu zählen teilweise noch nicht am Markt verfügbare Technologien, die im normalen Hochschulbereich in der Regel nicht zu finanzieren wären, bspw. Server mit bis zu 64 Cores und 2 TB Hauptspeicher. Diese Angebote richten sich insbesondere an Wissenschaftler in den Gebieten Informatik und Wirtschaftsinformatik. Einige der Schwerpunkte sind Cloud Computing, Parallelisierung und In-Memory Technologien. In diesem Technischen Bericht werden die Ergebnisse der Forschungsprojekte des Jahres 2012 vorgestellt. Ausgewählte Projekte stellten ihre Ergebnisse am 18. April 2012 und 14. November 2012 im Rahmen der Future SOC Lab Tag Veranstaltungen vor.

Syfte: Syftet med denna studie var att beskriva och jämföra skattning av känslan av sammanhang och tilltro till sin egen förmåga hos patienter med stroke respektive kronisk njursvikt. Metod: Frågeformulären GSE och SOC användes för att mäta tilltro till sin egen förmåga samt känsla av sammanhang hos patienter med stroke (n=63) och patienter med kronisk njursvikt (n=54). Deltagarna valdes ut från diagnosregistret ICD 10 från ett landsting i Mellansverige. Resultat: Båda patientgrupperna skattade högst på delskalan SOC-begriplighet och lägst på delskalan SOC-meningsfullhet. Det fanns signifikanta skillnader mellan yngre och äldre patienter med stroke gällande skattning av delskalan begriplighet. Det fanns dock inga signifikanta skillnader mellan yngre och äldre patienter med kronisk njursvikt. Båda patientgrupperna skattade tilltron till sin egen förmåga ungefär lika högt. Slutsats: Resultatet av denna studie visar att äldre strokepatienter upplever sig ha större begriplighet än yngre patientervilket kan bero på livserfarenhet vilket stämmer överens med tidigare studier. Det fanns inga skillnader mellan hur patientgrupperna skattade tilltron till sin egen förmåga, så skattningen verkar bero på det kroniska sjukdomstillståndet snarare än den specifika sjukdomen. Det beskrivs även i tidigare forskning. Kunskap om hur patienter med kroniska sjukdomar använder sig av copingresurser kan leda till att sjuksköterskor blir bättre på att använda sig av patienternas inre och yttre resurser för att utveckla kvaliteten på omvårdnad. Nyckelord: Kronisk njursvikt, stroke, känsla av sammanhang, tilltro till sin egen förmåga, GSE, SOC / Aim: The aim of the study was to describe and compare the sense of coherence and self-efficacy of patients with stroke and chronic kidney disease. Methods: The questionnaires GSE and SOC was used to measure the sense of coherence and self-efficacy of patients with stroke (n=63) and patients with chronic kidney disease (n=54). The study groups were chosen from the international classification of disease (ICD-10) from a county in Central Sweden. Results: Both of the study groups rated highest on the comprehensibility sub-scale and lowest on the meaningfulness sub-scale. There were significant differences between younger and older patients with stroke regarding the comprehensibility sub-scale. There were no significant differences between younger and older patients with chronic kidney disease. Both of the studygroups estimated self-efficacy comparable the same. Conclusion: The result of this study shows that elderly stroke patients perceive to have greater intelligibility than younger patients, which may be caused by life experience which is consistent with previous studies. There were no differences in how patient groups estimated confidence in their own ability, so how they estimate appears to be due to chronic illness rather than a specific disease.It is also described in previous research. Knowledge of how patients with chronic diseases are using copingresources can lead to getting better at making use of patients ' internal and external resources to develop the quality of nursing care. Keywords: Chronic kidney disease, stroke, sense of coherence, self-efficacy, GSE, SOC / LVO-projekt

L'optimisation de la durée de vie d'une batterie nécessite la prédiction de son vieillissement et donc l'identification des mécanismes de vieillissement qui en sont à l'origine. Pour pallier les limitations des outils de caractérisation du vieillissement classiquement utilisés (mesures intermittentes de performance au cours du vieillissement et tests de caractérisation post-mortem), des outils d'étude non destructive de l'état des électrodes en cours de vie ont été mis au point et testés. Il s'agit d'un modèle multiphysique de fonctionnement de la batterie lithium-ion et de deux méthodes d'extraction de paramètres in-situ : la première basée sur le traitement de la dérivée du profil de tension et la seconde sur la différence des pentes de profils de tension entre l'état neuf et l'état considéré. Les paramètres non disponibles mais nécessaires à l'établissement du modèle multiphysique d'un élément ont été estimés pour différents états de charge et différentes températures. Ce modèle a été validé par comparaison avec des mesures expérimentales. L'application de ces outils est illustrée dans le cas de trois mécanismes de vieillissement différents. En outre, ces outils ont été plus particulièrement appliqués au vieillissement par dépôt de lithium. L'utilisation du modèle de l'élément commercial VL41M Saft a permis de dresser un abaque de ses courants limites de fonctionnement et a fait l'objet d'une validation expérimentale mettant en oeuvre la méthode dite de la dérivée / Optimisation of a battery life time requires the prediction of its ageing and the identification of the involved ageing mechanisms. In order to avoid the limitations due to standard ageing characterisation methods (performance evaluations conducted regularly along ageing and post-mortem characterisations), other tools allowing assessment of the electrode state without deterioration along the life time, have been tested. It concerns a multiphysic model of lithium-ion battery and two methods for in-situ parameter extraction: the first is based on the study of the derivative of the tension profile and the second one, on the difference between the slope of the tension profiles at the fresh state and at the considered state. The non-available parameters required for set up of the multiphysic model for one battery have been evaluated for different states of charge and various temperatures. This model has been validated by comparison with experimental measurements. The application of these tools is illustrated for three different ageing mechanisms. Moreover these methods have been especially applied for the case of lithium plating ageing. Use of the VL41M Saft model allowed to set up an abacus of the limiting charge currents and an experimental validation has been performed in using the method so-called derivation method

L’équipe de conception de Freescale à Toulouse développe des circuits intégrés dédiés au marché de l’automobile pour des applications châssis, sécurité ou loisir. Les contraintes associées à l’embarquement des circuits sont nombreuses : niveau d’intégration, fiabilité, températures élevées, et compatibilité électromagnétique. Les produits conçus par Freescale intègrent des convertisseurs à découpage pour l’alimentation en énergie des microcontrôleurs. Cette thèse a pour objet l’étude de nouvelles topologies de convertisseur d’énergie pour la baisse de l’encombrement et des perturbations électromagnétiques. La structure multiphase répond à la problématique dans son ensemble. Un prototype est réalisé dans une technologie silicium Freescale haute tension 0.25µm. Le volume des composants externes de filtrage est optimisé et réduit. Les mesures sur le prototype montrent des performances en accord avec les objectifs, et des émissions électromagnétiques particulièrement faibles. / The Freescale design team in Toulouse develops integrated circuits for automotive application such as chassis, safety or infotainment. Constraints associated with the embodiment of such circuits are many: die-size, safety, EMC (Electromagnetic Compliance). Switching Mode Power Supplies are integrated in these products to supply power to microcontrollers. This PhD thesis is to study new topologies of power supply to reduce the volume and electromagnetic disturbances. The multiphase structure responds to the raised issue. A prototype is produced in a Freescale 0.25µm high voltage silicon technology. Volume of the external components for filtering is optimized and reduced. Measures show upgrades in performance and reduced electromagnetic emissions.

L'utilisation de la troisième dimension peut entraîner une réduction significative de la puissance et de la latence moyenne du trafic dans les réseaux sur puce (Network-on-Chip). La technologie des vias à travers le substrat (ou Through-Silicon Via) est la technologie la plus prometteuse pour l'intégration 3D, car elle offre des liens verticaux courts qui remédient au problème des longs fils dans les NoCs-2D. Les TSVs sont cependant énormes et les processus de fabrication sont immatures, ce qui réduit le rendement des systèmes sur puce à base de NoC-3D. Par conséquent, l'idée de réseaux sur puce 3D partiellement connectés verticalement a été introduite pour bénéficier de la technologie 3D tout en conservant un haut rendement. En outre, de tels réseaux sont flexibles, car le nombre, l'emplacement et l'affectation des liens verticaux dans chaque couche peuvent être décidés en fonction des exigences de l'application. Cependant, ce type de réseaux pose un certain nombre de défis : Le routage est le problème majeur, car l'élimination de certains liens verticaux fait que l'on ne peut utiliser les algorithmes classiques qui suivent l'ordre des dimensions. Pour répondre à cette question nous expliquons et évaluons un algorithme de routage déterministe appelé “Elevator First”, qui garanti d'une part que si un chemin existe, alors on le trouve, et que d'autre part il n'y aura pas d'interblocages. Fondamentalement, la performance du NoC est affecté par a) la micro architecture des routeurs et b) l'architecture d'interconnexion. L'architecture du routeur a un effet significatif sur la performance du NoC, à cause de la latence qu'il induit. Nous présentons la conception et la mise en œuvre de la micro-architecture d'un routeur à faible latence implantant​​l'algorithme de routage Elevator First, qui consomme une quantité raisonnable de surface et de puissance. Du point de vue de l'architecture, le nombre et le placement des liens verticaux ont un rôle important dans la performance des réseaux 3D partiellement connectés verticalement, car ils affectent le nombre moyen de sauts et le taux d'utilisation des FIFOs dans le réseau. En outre, l'affectation des liens verticaux vers les routeurs qui n'ont pas de ports vers le haut ou/et le bas est une question importante qui influe fortement sur les performances. Par conséquent, l'exploration architecturale des réseaux sur puce 3D partiellement connectés verticalement est importante. Nous définissons, étudions et évaluons des paramètres qui décrivent le comportement du réseau, de manière à déterminer le placement et l'affectation des liens verticaux dans les couches de manière simple et efficace. Nous proposons une méthode d'estimation quadratique visantà anticiper le seuil de saturation basée sur ces paramètres. / Utilization of the third dimension can lead to a significant reduction in power and average hop-count in Networks- on-Chip (NoC). TSV technology, as the most promising technology in 3D integration, offers short and fast vertical links which copes with the long wire problem in 2D NoCs. Nonetheless, TSVs are huge and their manufacturing process is still immature, which reduces the yield of 3D NoC based SoC. Therefore, Vertically-Partially-Connected 3D-NoC has been introduced to benefit from both 3D technology and high yield. Moreover, Vertically-Partially-Connected 3D-NoC is flexible, due to the fact that the number, placement, and assignment of the vertical links in each layer can be decided based on the limitations and requirements of the design. However, there are challenges to present a feasible and high-performance Vertically-Partially-Connected Mesh-based 3D-NoC due to the removed vertical links between the layers. This thesis addresses the challenges of Vertically-Partially-Connected Mesh-based 3D-NoC: Routing is the major problem of the Vertically-Partially-Connected 3D-NoC. Since some vertical links are removed, some of the routers do not have up or/and down ports. Therefore, there should be a path to send a packet to upper or lower layer which obviously has to be determined by a routing algorithm. The suggested paths should not cause deadlock through the network. To cope with this problem we explain and evaluate a deadlock- and livelock-free routing algorithm called Elevator First. Fundamentally, the NoC performance is affected by both 1) micro-architecture of routers and 2) architecture of interconnection. The router architecture has a significant effect on the performance of NoC, as it is a part of transportation delay. Therefore, the simplicity and efficiency of the design of NoC router micro architecture are the critical issues, especially in Vertically-Partially-Connected 3D-NoC which has already suffered from high average latency due to some removed vertical links. Therefore, we present the design and implementation the micro-architecture of a router which not only exactly and quickly transfers the packets based on the Elevator First routing algorithm, but it also consumes a reasonable amount of area and power. From the architecture point of view, the number and placement of vertical links have a key role in the performance of the Vertically-Partially-Connected Mesh-based 3D-NoC, since they affect the average hop-count and link and buffer utilization in the network. Furthermore, the assignment of the vertical links to the routers which do not have up or/and down port(s) is an important issue which influences the performance of the 3D routers. Therefore, the architectural exploration of Vertically-Partially-Connected Mesh-based 3D-NoC is both important and non-trivial. We define, study, and evaluate the parameters which describe the behavior of the network. The parameters can be helpful to place and assign the vertical links in the layers effectively. Finally, we propose a quadratic-based estimation method to anticipate the saturation threshold of the network's average latency.

Avec l’apparition du véhicule électrique, le besoin électrique est en progression constante. La taille des batteries étant contrainte et leurs performances étant limitées, il est devenu indispensable de disposer d’une Gestion de l’Energie Electrique (GEE) performante. Il est donc nécessaire de maitriser l’énergie et la puissance disponibles de l’accumulateur grâce à des estimateurs d’états internes. Ce travail de thèse présente une étude détaillée de la modélisation des accumulateurs lithium-ion à partir de la théorie des électrodes poreuses ainsi que des méthodes de paramétrisation de ces modèles. Sur la base de cette étude, des structures d’observation de l’état de charge d’un accumulateur lithium-ion ont été créées. Ces structures permettent d’estimer l’état de charge de manière fiable tout en prenant en compte des erreurs de mesures des courants et tensions mises en jeu. / In electric cars, electrical need increases continuously. Since, the battery size is limited and its performances do not improve any more, it is essential to have a high-performance electrical energy management. It is thus necessary to control the battery resources, in terms of available energy and power, thanks to an ageing-integrated state estimator. This thesis work presents a detailed study of the modeling of the lithium-ion battery thanks to the porous electrodes theory and parameterization methods of these models. Following this study, structures of observation of the SOC of lithium-ion batteries has been made. Those structures allow us to estimate the Soc in a reliable way taking into account of currents and voltages errors involved.

Syftet med föreliggande studie var att undersöka om det fanns ett sambandet mellan KASAM kopplat till psykisk välbefinnande, som enligt teorin skulle kunna vara en positiv motståndskraft för individer att klara påfrestningar i livet genom hanterbarhet, begriplighetoch meningsfullhet. Syftet var även att se om det förekom fler faktorer som kunde habetydelse för relationen mellan KASAM och psykisk hälsa. Genom en kvantitativ enkätundersökning mättes den subjektiva psykiska hälsan med självskattningsformuläret GHQ-12 samt graden av KASAM med KASAM 29. Den rådande Coronapandemin gjorde även att kvalitativa frågor togs med och blev en del av undersökningen. Andra variabler som mättes var ålder, kön, civilstånd, yrke, sociala kontakter samt tro på högre makt. Resultatet av studien visade att KASAM hade en stark signifikant korrelation med psykisk välbefinnande (r = 0.690, p < .001) även när justeringar för ålder gjordes. Slutsatsen blev att KASAMskulle kunna ses som en hälsoförebyggande prediktor för upplevd hälsa och att ålder inte hade någon betydelse för relationen. Studien indikerade även på att leva i tvåsamhet skulle kunna ha en betydande roll för Känsla av sammanhang och det subjektiva välbefinnande.

Ces dernières années, les systèmes informatiques (Cloud Computing, systèmes embarqués, etc.) sont devenus omniprésents. La plupart de ces systèmes utilisent des espaces de stockage (flash,RAM, etc.) non fiables ou non dignes de confiance pour stocker du code ou des données. La confidentialité et l’intégrité de ces données peuvent être menacées par des attaques matérielles (espionnage de bus de communication entre le composant de calcul et le composant de stockage) ou logicielles. Ces attaques peuvent ainsi révéler des informations sensibles à l’adversaire ou perturber le bon fonctionnement du système. Dans cette thèse, nous nous sommes focalisés, dans le contexte des systèmes embarqués, sur les attaques menaçant la confidentialité et l’intégrité des données qui transitent sur le bus de communication avec la mémoire ou qui sont stockées dans celle-ci.Plusieurs primitives de protection de confidentialité et d’intégrité ont déjà été proposées dans la littérature, et notamment les arbres de Merkle, une structure de données protégeant efficacement l’intégrité des données notamment contre les attaques par rejeu. Malheureusement,ces arbres ont un impact important sur les performances et sur l’empreinte mémoire du système.Dans cette thèse, nous proposons une solution basée sur des variantes d’arbres de Merkle (arbres creux) et un mécanisme de gestion adapté du cache afin de réduire grandement l’impact de la vérification d’intégrité d’un espace de stockage non fiable. Les performances de cette solution ont été évaluées théoriquement et à l’aide de simulations. De plus, une preuve est donnée de l’équivalence, du point de vue de la sécurité, avec les arbres de Merkle classiques.Enfin, cette solution a été implémentée dans le projet SecBus, une architecture matérielle et logicielle ayant pour objectif de garantir la confidentialité et l’intégrité du contenu des mémoires externes d’un système à base de microprocesseurs. Un prototype de cette architecture a été réalisé et les résultats de l’évaluation de ce dernier sont donnés. / During the past few years, computer systems (Cloud Computing, embedded systems...) have become ubiquitous. Most of these systems use unreliable or untrusted storage (flash, RAM...)to store code or data. The confidentiality and integrity of these data can be threaten by hardware (spying on the communication bus between the processing component and the storage component) or software attacks. These attacks can disclose sensitive information to the adversary or disturb the behavior of the system. In this thesis, in the context of embedded systems, we focused on the attacks that threaten the confidentiality and integrity of data that are transmittedover the memory bus or that are stored inside the memory. Several primitives used to protect the confidentiality and integrity of data have been proposed in the literature, including Merkle trees, a data structure that can protect the integrity of data including against replay attacks. However, these trees have a large impact on the performances and the memory footprint of the system. In this thesis, we propose a solution based on variants of Merkle trees (hollow trees) and a modified cache management mechanism to greatly reduce the impact of the verification of the integrity. The performances of this solution have been evaluated both theoretically and in practice using simulations. In addition, a proof a security equivalence with regular Merkle treesis given. Finally, this solution has been implemented in the SecBus architecture which aims at protecting the integrity and confidentiality of the content of external memories in an embedded system. A prototype of this architecture has been developed and the results of its evaluation are given.

As current environmental challenges are gaining increased attention, development of clean energy solutions is becoming one of the essential strategies to keep within the boundaries of established environmental policies. Solid oxide cell (SOC) technology can provide clean energy conversion and storage when hydrogen is the energy carrier. The high total energy conversion efficiency resulting from the high operation temperature of SOCs make the technology promising, but material costs must be reduced to make it commercially viable. Therefore, this thesis aims to study the long- term performance of a novel cost-optimized cell interconnect at 650 and 850 °C. At high temperatures, chromium evaporation from the interconnect result in electrode poisoning, which may be mitigated by application of a protective coating. The studied interconnect is an AISI 441 steel with some different pre-oxidized copper and iron spinel coatings. Sample analysis was made mainly with scanning electron microscopy coupled with energy dispersive X-ray spectroscopy and X-ray diffraction. It was found that the most promising pre-oxidation treatment was 24 h at 750 °C and that chromium migration was restrained at 650 °C long-term treatment but not at 850 °C where it wasfound available for evaporation at the surface. / När samtida milljöutmaningar får ökad uppmärksamhet blir gröna energilösningar en av de viktigaste strategierna för att hålla sig inom satta gränser från etablerade miljöriktlinjer. Teknologin bakom fastoxidceller, eller solid oxide cells (SOCs), kan bidra med grön omvandling och lagring av energi när energibäraren är väte. Den höga totala omvandlingseffektiviteten, som kommer med den höga verkningstemperaturen, gör SOC till en lovande teknologi, men materialkostnaderna måste först reduceras innan den blir komersiellt gångbar. Därför syftar detta examensarbete till att undersöka prestandan av en ny, kostnadsoptimerad cellinterkonnektor på lång sikt i 650 och 850 °C. Vid höga temperaturer förångas krom från interkonnektorn, vilket leder till elektrodförgiftning, men kan mildras genom applicering av en skyddande beläggning. Den undersökta interkonnektorn är ett stål som betäcknas AISI 441 belagt med några olika föroxiderade beläggningar av koppar- och järnspinell. Proverna analyserades i huvudsak genom svepelektronmikroskopi kobinerat med energidispersiv röntgenspektroskopi och röntgendiffraktometri. Det visades att den mest lovande föroxideringsbehandlingen var 24 h i 750 °C och att krom förblev återhållet vid 650 °men inte vid 850 °C då det fanns tillgängligt för förångning vidytan.