Student (m/w/d): Hardware-Implementierung einer Key-Value-Datenstruktur mit O(1)-Zugriffszeit

Während deines Studiums kannst du dich bei uns in laufende Forschungsprojekte einbringen. Geh mit uns an Grenzen des technisch Machbaren und sei dabei, wenn wir gemeinsam Neuland betreten. Wir bieten vielfältige herausfordernde und praxisorientierte Themen für Pflichtpraktika, Bachelor- bzw. Master-Arbeiten oder studentische Assistenztätigkeiten an. Du analysierst wichtige wissenschaftliche Vorlauffragestellungen und stehst den Projektteams mit unterstützenden Entwicklungstätigkeiten zur Seite.

Arbeitsort: Erfurt

Team: Mikroelektronik

Karrierestufe: Pflichtpraktikum, Abschlussarbeit oder studentische Assistenz

Forschungsfeld: Integrierte Sensorsysteme

Umfang: nach Vereinbarung

Beginn: ab sofort

Bewerbungsfrist: 30.06.2026

Kennziffer: IMMS_STUD_ME_0526

Viele Hardwaresysteme verwenden On-Chip-SRAM für Key-Value-Strukturen, wobei typischerweise sortierte Tabellen und binäre Suchalgorithmen zum Einsatz kommen. Die O(log N)-Suchzeit stellt jedoch einen Flaschenhals für breite parallele Schnittstellen dar, und die Aufrechterhaltung der Sortierreihenfolge erfordert bei Einfügeoperationen ressourcenintensive Eingriffe der Host-CPU.

Ziel dieses Projekts ist die Untersuchung und Implementierung vollständig hardwareverwalteter Alternativen, die eine durchschnittliche Suchzeit von O(1) sowie eine niedrige, deterministische Latenz bieten und eine CPU-gesteuerte Neusortierung überflüssig machen. Da Einfügeoperationen nur selten vorkommen, ist eine erhöhte Komplexität bei Aktualisierungen ein akzeptabler Kompromiss für schnellere und vorhersagbare Suchvorgänge.
Zu den infrage kommenden Algorithmen gehören Cuckoo-Hashing, Hopscotch-Hashing sowie durch Bloom-Filter erweiterte Strukturen.

Die ausgewählten Algorithmen werden zunächst in Python prototypisiert und evaluiert.

Anschließend erfolgt die Implementierung als synthesefähige Hardware unter Verwendung von noRTL, einer in Python eingebetteten domänenspezifischen Sprache (DSL), die sequentielle Algorithmen automatisch in endliche Automaten und Verilog-Code konvertiert.

Abschließend wird der resultierende Hardwareblock in einem repräsentativen Testsystem, bestehend aus einem AHB-Master, DMA und einem SRAM-Modell, verifiziert und gebenchmarkt.

DAS IST ZU TUN:

• Recherche zu möglichen Algorithmen und/oder Datenstrukturen
• Implementierung eines oder mehrerer Hardwaremodule
• Umfassende Dokumentation der entwickelten Hardware

DAS BRINGST DU MIT:

• Fundierte Kenntnisse in Python sowie in Verilog / SystemVerilog.
• Grundlegende Kenntnisse im Umgang mit der Versionsverwaltung Git
• Grundlegende Kenntnisse der Automatentheorie sowie Erfahrungen mit Hardwarebeschreibungssprachen sind von Vorteil

UND DAS SIND WIR:

Wir am IMMS stärken Unternehmen mit anwendungsorientierter Forschung und Entwicklung in der Mikroelektronik, Systemtechnik und Mechatronik und transferieren Ergebnisse der Grundlagenforschung in Anwendungen. Wir unterstützen Unternehmen, international erfolgreiche Innovationen für Gesundheit, Umwelt und Industrie auf den Weg zu bringen und begleiten sie von der Machbarkeitsstudie bis zur Serienreife.

WIR SIND GESPANNT AUF DICH!

Wir freuen uns, wenn du mit uns arbeiten willst.

Bewirb dich bitte nur einmal – für dein Lieblingsthema oder für das, das deinen Interessen am nächsten kommt. So können wir deine Bewerbung am schnellsten bearbeiten und auf dich zukommen. Wenn dich viele Themen interessieren, formuliere das gern in dein Anschreiben mit rein. Falls unsere aktuellen Vorschläge nicht passen sollten – schick uns bitte eine mit deinem Themenwunsch.

DAS HABEN WIR ZU BIETEN:

• einen attraktiven Arbeitsplatz in einem modernen sehr gut ausgestatteten und industrienah agierenden Forschungsinstitut
• Arbeit direkt an der Schnittstelle zwischen Universität und Industrie
• Mitarbeit in einem flexiblen und kreativen Team und an innovativen herausfordernden Themen

Wir wertschätzen und fördern die Chancengleichheit und setzen uns für die Ziele der Gleichstellung und Diversität ein.

Für die ausgeschriebenen Aufgaben und mit den vorhandenen Arbeitsbedingungen ist eine Bewerbung unabhängig vom Geschlecht und / oder von eventuellen körperlichen Behinderungen möglich.

Das IMMS gewährleistet die berufliche Gleichstellung der Geschlechter und ist bestrebt, den Anteil des jeweils unterrepräsentierten Geschlechts zu erhöhen. Frauen sind in diesem Bereich unterrepräsentiert. Bewerbungen von Frauen sind daher ausdrücklich erwünscht.

Schwerbehinderte Menschen werden bei gleicher Eignung, Befähigung und fachlicher Leistung bevorzugt berücksichtigt.

Anschrift:

IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH (IMMS GmbH)
Ehrenbergstraße 27
98693 Ilmenau
Deutschland

Kontakt: Eric Schäfer

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