Schwerpunkte

Steuerungstechnik

Sicher steuern mit Multicore-Prozessoren

16. Mai 2013, 13:13 Uhr   |  Simon Barner, Jia Huang, Dr. Sebastian Voss


Fortsetzung des Artikels von Teil 1 .

Komponenten-basierte Systementwicklung

Alle genannten Separationsmechanismen hängen von der Abbildung der Applikation auf die Plattform ab. Somit stellen sie Systemintegratoren vor die Herausforderung, entsprechende Lösungen aus dem resultierenden Entwurfsraum auszuwählen und eine konsistente Implementierung auf der Ausführungsplattform zu gewährleisten. Im Folgenden wird ein am Fortiss-Institut der TU München entwickelter modellbasierter Entwicklungsansatz vorgestellt, der Applikationen und Plattformen durch geeignete Modelle abstrahiert. Auf deren Basis kann die Verteilung der Anwendung auf die Kerne der Plattform berechnet (Deployment) werden und plattformspezifische Implementierungs-Artefakte können generiert werden.

Fortiss, Perspektive der logischen Architektur der Steuerung
© Fortiss

Bild 1. Perspektive der logischen Architektur der Steuerung einer beispielhaften Sortieranlage in AutoFOCUS 3: Neben der hierarchischen Modellierung von Signalflüssen können weitere Eigenschaften beschrieben werden.

Integrierte modellbasierte Software-Entwicklung ermöglicht die Beschreibung von Systemen mittels unterschiedlicher Perspektiven – zum Beispiel funktional, logisch, technisch oder auch geometrisch. Die Beschreibung dieser Perspektiven folgt Meta-Modellen und ermöglicht eine Dekomposition des Systems in plattformunabhängige sowie plattformabhängige Komponenten, bis hin zur konkreten technischen Realisierung. Innerhalb einer Perspektive kann sich der Entwickler auf spezifische Aufgaben fokussieren und für die jeweilige Perspektive typische Analysen durchführen. Eine modellbasierte werkzeuggestützte Vorgehensweise, wie sie etwa von AutoFOCUS3 (AF3) – einem Eclipse-basierten CASE-Tool (Computer Aided Software Engineering) zur durchgängigen Modellierung von reaktiven Systemen – unterstützt wird, ermöglicht eine effiziente Systementwicklung. Modell-zu-Modell-Transformationen und Code-Generatoren automatisieren hierbei den Übergang zwischen den verschieden Abstraktionsebenen.

Die plattformunabhängige Modellierung von Applikationen, das heißt des gewünschten Systemverhaltens, lässt sich beispielsweise in der Perspektive der logischen Architektur in AF3 realisieren (siehe Bild 1). Durch eine komponentenbasierte Systemmodellierung wird das Gesamtsystem in Einzelkomponenten zerlegt. Das Verhalten dieser atomaren Komponenten ist mithilfe von Zustandsautomaten spezifizierbar. Neben dem Verhalten können weitere Attribute im Modell hinterlegt werden, wie etwa Timing oder Kritikalität.

Die technische Perspektive ermöglicht die abstrakte Beschreibung der Plattform-Topologie, die zum Beispiel Kerne, Busse und NoCs, Speicher eines MPSoCs oder die Partitionen eines separierenden Betriebssystems umfasst. Beim Deployment der Komponenten einer Anwendung der logischen Architektur werden die hier hinterlegten Informationen über die Separierungsmechanismen, die die Plattform in unterschiedliche Fault-Containment-Region unterteilen, berücksichtigt. Eine Fault-Containment-Region ist dabei als ein Teil des Systems definiert, der durch Separierungsmechanismen so vom Rest abgeschottet ist, dass durch die Bereitstellung von Redundanz Fehler erkannt oder unter gewissen Voraussetzungen sogar behoben (maskiert) werden können.

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1. Sicher steuern mit Multicore-Prozessoren
2. Komponenten-basierte Systementwicklung
3. Berechnung effizienter Systemkonfigurationen

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