Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Fraunhofer IESE optimiert Multicore-Ansätze im Bereich eingebetteter Systeme

26.07.2010
Analog zu der momentan stattfindenden Konsolidierung und Virtualisierung von Servern wird dieser Trend auch bei der Zusammenführung von Electronic Control Units (ECU) in eingebetteten Systemen sichtbar.

Begünstigt wird dies durch Mehrkernprozessoren, die eine effiziente Verteilung anfallender Arbeiten auf mehrere Rechenkerne ermöglichen. Ferner lässt sich so eine größere Redundanz und damit mehr Ausfallsicherheit erreichen.

Modellgetriebene Entwicklungsansätze für eingebettete Software basierend auf anerkannten Werkzeugen wie beispielsweise SIMULINK werden durch die vom Fraunhofer IESE erarbeiteten Techniken und Werkzeuge zur Parallelisierung von Softwaremodellen unterstützt. Auf der Grundlage einer Plattformbeschreibung werden Softwaremodelle signifikant optimiert und vollautomatisch oder unterstützend parallelisiert.

Die Rechenkapazität moderner Prozessoren schien dank der fortschreitenden technischen Entwicklungen bislang keine Grenzen zu kennen. Neue Prozessoren wurden aufgrund höherer Taktfrequenzen schneller und Applikationen profitierten automatisch von dieser Steigerung. Seit einigen Jahren sind allerdings physikalische Leistungsgrenzen bei Prozessoren erreicht; die Taktfrequenzen gängiger Prozessoren sind daher kaum noch zu steigern. Diese resultieren aus den internen Schaltzeiten der Prozessoren – um sie weiter zu senken, musste die Leistungsaufnahme in der Vergangenheit immer weiter erhöht werden, was zu einer immer stärkeren Wärmeentwicklung führte und sowohl die Spannungsversorgung als auch die Kühltechnik vor immer größere Probleme stellt. Sind Prozessoren zu schnell getaktet, können sie aufgrund elektromagnetischer Störstrahlung benachbarte Prozessoren und Busse stören.

Diese Probleme stellen vor allem industrielle Anwender mit hohen technischen Ansprüchen im Bereich eingebetteter Systeme (Embedded Systems) vor große Herausforderungen.

Bei eingebetteten Systemen handelt es sich um Prozessoren, die das System, in das sie eingebettet sind, regeln, steuern oder überwachen. Diese Systeme bilden einen zentralen Bestandteil fast aller technischen Produkte, zum Beispiel in der Flugzeug- und Kraftwerkssteuerung, der Medizintechnik, in Geräten der innovativen Unterhaltungselektronik oder in der Automobilindustrie.

Gerade die Automobilindustrie benötigt immer schnellere Prozessoren für eingebettete Systeme, um beispielsweise das hohe Datenaufkommen bei Fahrerassistenzsystemen wie Fußgängererkennung zuverlässig verarbeiten zu können.

Mehrkernprozessoren stellen hier eine reizvolle Lösung dar, da bereits auf nur einem Mehrkernprozessor die Leistung von weit über 100 traditionellen Prozessoren abgebildet werden kann.

Diese Prozessoren bestehen aus einer Vielzahl langsamer getakteter, möglicherweise spezialisierter Rechenkerne. So lässt sich die Rechenleistung moderner Prozessoren steigern und gleichzeitig die Leistungsaufnahme senken. Um dieses Leistungspotenzial abzurufen, müssen Anwendungen bzw. deren Algorithmen jedoch parallelisiert werden – im Gegensatz zur Vergangenheit profitieren diese nicht mehr automatisch von Leistungssteigerungen.

Neben der Parallelisierung von Algorithmen müssen auch die Kommunikationskosten berücksichtigt werden. Parallele Algorithmen müssen miteinander Daten austauschen, was über geteilte Speicherbereiche, Bussysteme, oder Punkt-zu-Punkt-Verbindungen geschieht. Hervorzuheben sind hier insbesondere das Problem des Wettbewerbs um diese Kommunikationsressourcen sowie das Problem sich kreuzender Nachrichtenströme in Kommunikationsnetzwerken, die hohe Leistungseinbußen nach sich ziehen können.

Der Ansatz des Fraunhofer IESE mit modellgetriebenen Tools wie SIMULINK berücksichtigt spezialisierte Rechenkerne und Kommunikationsnetzwerke bei der Parallelisierung und verhindert dadurch entstehende Beeinträchtigungen. Gleichzeitig garantiert er, dass zum Beispiel kritische Zeitschranken eingehalten werden, wie sie etwa für die Reaktionszeiten von Airbags existieren. In dieser Komplexität ist dies bisher keinem Alternativansatz im Bereich der Mehrkernprozessoren-Optimierung gelungen.

Großer Vorteil für Entwickler: Das Ganze kann vollautomatisch oder unterstützend genutzt werden, was hohe Kosteneinsparungen in der aufwändigen Entwicklungsphase garantiert.

Aktuell ist dieser Ansatz als Patent eingereicht.

Das Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering
Das Fraunhofer IESE gehört zu den weltweit führenden Forschungseinrichtungen auf dem Gebiet der Software- und Systementwicklung. Die Produkte unserer Kooperationspartner werden wesentlich durch Software bestimmt. Die Spanne reicht von Automobil- und Transportsystemen über Automatisierung und Anlagenbau, Informationssysteme, Gesundheitswesen und Medizintechnik bis hin zu Softwaresystemen für den öffentlichen Sektor. Unsere Lösungen sind flexibel skalierbar. Damit sind wir der kompetente Technologiepartner für Firmen jeder Größe – vom Kleinunternehmen bis zum Großkonzern.
Unter der Leitung von Prof. Dieter Rombach und Prof. Peter Liggesmeyer tragen wir seit über einem Jahrzehnt maßgeblich zur Stärkung des aufstrebenden IT-Standorts Kaiserslautern bei. Im Fraunhofer-Verbund für Informations- und Kommunikationstechnik, engagieren wir uns gemeinsam mit weiteren Fraunhofer-Instituten für richtungweisende Schlüsseltechnologien von morgen.

Das Fraunhofer IESE ist eines von 59 Instituten der Fraunhofer-Gesellschaft. Zusammen gestalten wir die angewandte Forschung in Europa wesentlich mit und tragen zur internationalen Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands bei.

Alexander Rabe | Fraunhofer IESE
Weitere Informationen:
http://www.iese.fraunhofer.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Warnsystem KATWARN startet international vernetzten Betrieb
27.06.2017 | FOKUS - Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme

nachricht Überschwemmungen genau in den Blick nehmen
27.06.2017 | Technische Universität Chemnitz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Schnelles und umweltschonendes Laserstrukturieren von Werkzeugen zur Folienherstellung

Kosteneffizienz und hohe Produktivität ohne dabei die Umwelt zu belasten: Im EU-Projekt »PoLaRoll« entwickelt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen gemeinsam mit dem Oberhausener Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheit- und Energietechnik UMSICHT und sechs Industriepartnern ein Modul zur direkten Laser-Mikrostrukturierung in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Ziel ist es, mit Hilfe dieses Systems eine siebartige Metallfolie als Demonstrator zu fertigen, die zum Sonnenschutz von Glasfassaden verwendet wird: Durch ihre besondere Geometrie wird die Sonneneinstrahlung reduziert, woraus sich ein verminderter Energieaufwand für Kühlung und Belüftung ergibt.

Das Fraunhofer IPT ist im Projekt »PoLaRoll« für die Prozessentwicklung der Laserstrukturierung sowie für die Mess- und Systemtechnik zuständig. Von den...

Im Focus: Das Auto lernt vorauszudenken

Ein neues Christian Doppler Labor an der TU Wien beschäftigt sich mit der Regelung und Überwachung von Antriebssystemen – mit Unterstützung des Wissenschaftsministeriums und von AVL List.

Wer ein Auto fährt, trifft ständig Entscheidungen: Man gibt Gas, bremst und dreht am Lenkrad. Doch zusätzlich muss auch das Fahrzeug selbst ununterbrochen...

Im Focus: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Im Focus: Kaltes Wasser: Und es bewegt sich doch!

Bei minus 150 Grad Celsius flüssiges Wasser beobachten, das beherrschen Chemiker der Universität Innsbruck. Nun haben sie gemeinsam mit Forschern in Schweden und Deutschland experimentell nachgewiesen, dass zwei unterschiedliche Formen von Wasser existieren, die sich in Struktur und Dichte stark unterscheiden.

Die Wissenschaft sucht seit langem nach dem Grund, warum ausgerechnet Wasser das Molekül des Lebens ist. Mit ausgefeilten Techniken gelingt es Forschern am...

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Marine Pilze – hervorragende Quellen für neue marine Wirkstoffe?

28.06.2017 | Veranstaltungen

Willkommen an Bord!

28.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

EUROSTARS-Projekt gestartet - mHealth-Lösung: time4you Forschungs- und Entwicklungspartner bei IMPACHS

28.06.2017 | Unternehmensmeldung

Proteine entdecken, zählen, katalogisieren

28.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Scheinwerfer-Dimension: Volladaptive Lichtverteilung in Echtzeit

28.06.2017 | Automotive