Generierung und Optimierung von Echtzeitfähigem Code für Eingebettete Multiprozess- und Multiprozessor-Systeme

• Antragsteller: Professor Dr. Heiko Falk
• Fachliche Zuordnung: Rechnerarchitektur, eingebettete und massiv parallele Systeme
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 200265263

Viele eingebettete Systeme sind sicherheitskritische Echtzeitsysteme, die Daten in fest vorgegebener Zeit verarbeiten müssen (z.B. Airbagsteuerungen, Autopiloten oder Fluglagesteuerungen). Beim Entwurf dieser Systeme wird deren Verhalten auf hoher Ebene (programmiersprachlich oder modellbasiert) spezifiziert. Compiler bilden ein unverzichtbares Werkzeug auf dem Weg von der Spezifikation zur Implementierung. Für Monoprozessoren und einzelne Prozesse wurde die Compilertechnik in jüngster Zeit so weiterentwickelt, dass eine Berücksichtigung der gewünschten Echtzeiteigenschaften bereits während der Kompilierung möglich ist. Für Multiprozessund Multiprozessor-Systeme existiert eine solche Unterstützung trotz deren wachsender Bedeutung bislang nicht. Ziel des Projektes ist es, für Multiprozess- und Multiprozessor-Systeme Softwareentwicklungsumgebungen bereitzustellen, die effizienten, bzgl. der größtmöglichen Ausführungszeit (Worst-Case Execution Time, WCET) optimierten Programmcode zum Einsatz in Echtzeitsystemen erzeugen können. Hierzu ist zu klären, wie Betriebssysteme und Compiler am besten zur Erreichung des Ziels zusammenwirken müssen. Hierfür notwendige Techniken der Kompilierung und Betriebssystemanpassungen sollen erforscht werden. Neben den grundlegenden Kooperationstechniken müssen Zeitmodelle und neue Optimierungstechniken entwickelt werden. In Multiprozess-Systemen können sich einzelne Prozesse gegenseitig unterbrechen und so in Wechselwirkung stehen. Es werden Optimierungen zur WCET-Reduktion entwickelt, die Prozesswechsel und Betriebssystem- Scheduler beachten. Für Multiprozessor-Systeme gilt, dass Prozessoren zeitgleich auf gemeinsame Ressourcen (z. B. Speicher, Busse) zugreifen und sich so gegenseitig beeinflussen können. Daher werden Optimierungen entwickelt, die zur WCET-Reduktion solcher Systeme Zugriffe auf gemeinsame Ressourcen berücksichtigen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen