Wieviel Zeit bleibt bis zum Worst-Case?

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01.04.2008

Die Rechnersteuerungen von Airbags, intelligenten Fahrwerken oder Bremssystemen müssen in wenigen Millisekunden reagieren, damit es nicht zur Katastrophe kommt.

Bei den modernen, leistungsstarken Prozessoren lässt sich aber nur schwer festzustellen, wie lange ein Programm braucht, bis es seine Reaktion berechnet hat. Daher sollen nun komplexe Systeme von vornherein so entworfen werden, dass ihr Zeitverhalten präzise vorhergesagt werden kann.

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Auch wenn die Leistung von Prozessoren in den letzten zehn Jahren enorm gesteigert worden ist, zielte sie vor allem auf die Benutzer von Personalcomputern, Workstations und Rechnern für wissenschaftliches Rechnen ab. Die dafür entwickelten Rechnerarchitekturen haben es jedoch enorm erschwert, die Laufzeiten von Programmen zu bestimmen und die Pünktlichkeit komplexer eingebetteter Systeme nachzuweisen.

Dies ist jedoch für sicherheitskritische Aufgaben wie sie zum Beispiel in Flugzeugen und Automobilen zum Einsatz kommen, unbedingt erforderlich. Denn dort geht der Trend dahin, die zahlreichen kleinen Prozessoren, die sich nur einer Aufgabe widmen, durch leistungsstarke Hardware-Plattformen abzulösen. Diese sind jedoch so komplex, dass ihr Zeitverhalten durch bloßes Testen nicht mehr bestimmt werden kann.

Im Rahmen des Projektes Predator, unter der Leitung von Informatik-Professor Reinhard Wilhelm von der Universität des Saarlandes, sollen nun neue Architekturen geschaffen werden, die es einfacher machen, ein System zu analysieren und die im schlechtesten Fall eintretende Ausführungszeit (worst case execution time) vorherzusagen.

Partner in dem Projekt sind verschiedene europäischen Forschungsinstitute, die Flugzeug- und Automobilindustrie, vertreten durch EADS Airbus und Bosch sowie das mittelständische Unternehmen AbsInt Angewandte Informatik GmbH in Saarbrücken, das ein Werkzeug zur Zeitanalyse entwickelt hat, das derzeit weltweit als das beste seiner Art gilt.

Die Industrie hatte bis vor wenigen Jahren keine zuverlässigen Methoden, um für moderne, leistungsstarke Prozessoren festzustellen, wie lange die auf ihnen laufenden sicherheitskritischen Programme brauchen, bis sie ihre Reaktion berechnet haben. Das Team von Prof. Reinhard Wilhelm und das Spin-Off-Unternehmen AbsInt Angewandte Informatik GmbH haben eine Technologie und ein darauf basierendes Werkzeug entwickelt, das dieses Problem automatisiert behandelt. Bisher ist es das einzige Werkzeug, das im vergangenen Jahr die strengen Zertifizierungsverfahren der europäischen Luftfahrtbehörden erfolgreich bestanden hat. Für die Zeitanalyse etwa der Flugsteuerung neuer europäischer Modelle (wie zum Beispiel der Airbus A380) darf nur diese Software eingesetzt werden.

Kontakt:
Prof. Dr. Reinhard Wilhelm
Universität des Saarlandes
Im Stadtwald 15
Gebäude E1 3
66123 Saarbrücken
Telefon: 06 81/3 02-34 34
E-Mail: wilhelm@cs.uni-sb.de

Helga Hansen | Quelle: Innovationseinblicke Saarland
Weitere Informationen: rw4.cs.uni-sb.de
www.innovation.saarland.de