haRTStone - Automatisierte Generierung von Benchmark-Programmen zur Evaluation von Analyse- und Optimierungsverfahren Harter Echtzeitsysteme

• Antragsteller: Professor Dr. Heiko Falk
• Fachliche Zuordnung: Rechnerarchitektur, eingebettete und massiv parallele Systeme
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 382246323

Viele eingebettete Systeme sind sicherheitskritische Echtzeitsysteme, die Daten in fest vorgegebener Zeit verarbeiten müssen (z.B. Airbag- oder Fluglagesteuerungen). Wichtigstes Kriterium beim Entwurf solcher Echtzeitsysteme ist zu garantieren, dass alle Tasks des Systems ihre vorgegebenen Deadlines einhalten. Hierzu bedarf es spezieller Analyseverfahren, die das schlimmstmögliche zeitliche Verhalten eines Systems untersuchen und solche Garantien geben können. Im Fall, dass Deadlines nicht eingehalten werden, müssen Optimierungsverfahren angewendet werden, um den Code des Systems so zu verändern, dass zeitliche Schranken abschließend dennoch eingehalten werden.Die Erforschung solcher Analyse- und Optimierungsverfahren für harte Echtzeitsysteme ist ein überaus lebendiger Bereich, in dem regelmäßig und in kurzen Intervallen neue Ergebnisse präsentiert werden. Naturgemäß spielt die Evaluation solcher Verfahren eine wichtige Rolle. Diese beruht üblicherweise auf Benchmarking, so dass Analyse- und Optimierungsverfahren auf existierende Sammlungen von Anwendungen, Tasks oder Programm-Codes angewendet werden. Die derzeitig verwendeten Benchmarks sind jedoch nicht ausreichend für die Durchführung einer fundierten wissenschaftlichen Evaluation neuartiger Verfahren, insbesondere wenn massiv parallele Multi-Task-Systeme betrachtet werden.Zur fundierten und reproduzierbaren Evaluation von Optimierungs- und Analyseverfahren harter Echtzeitsysteme besteht ein dringender Bedarf an universell einsetzbaren und für die wissenschaftliche Gemeinschaft frei verfügbaren Benchmarkverfahren. Diese sollen einerseits den Anforderungen unterschiedlicher Forschungszweige (z.B. Schedulability-Analyse, WCET-Analyse oder Compiler-Optimierung) genügen, andererseits aber auch möglichst realitätsnah verschiedene Anwendungsbereiche (z.B. Steuerungs-/Regelungsanwendungen oder Signalverarbeitung) repräsentieren.Ziel des Projekts ist es, einen flexiblen und parametrisierbaren Benchmark-Generator zur automatisierten, pseudo-randomisierten und reproduzierbaren Erzeugung von Benchmarks zu entwickeln. Dieser Benchmark-Generator soll insbesondere die System- und die Code-Ebene abdecken, indem sowohl Task-Mengen als auch konkrete Programm-Codes für einzelne Tasks generiert werden. Um eine weite Verbreitung und mögliche Mitarbeit beliebiger interessierter Personengruppen zu ermöglichen, soll das Projekt inklusiv sein, und die hier entstehende Software soll von Beginn an frei zur Verfügung gestellt werden. Letztlich soll dieses Projekt zu einer Methodik zur Benchmark-gestützten Evaluation führen, die für die unterschiedlichen Anwendungsgebiete aus der Echtzeit-Gemeinschaft klar und reproduzierbar beschreibt, wie der entstehende Benchmark-Generator zu verwenden ist, um plausible und wissenschaftlich anerkannte Evaluationsergebnisse zu erzielen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen