MERASA: Neue Prozessoren für sparsamere Autos und sicherere Flugzeuge

Autos und Flugzeuge energiesparsamer, wirtschaftlicher und zugleich sicherer zu machen, ist die Leitperspektive des EU-Projekts „Multi-Core Execution of Hard Real-Time Applications Supporting Analysability“ (MERASA). Ein Vertrag mit der Europäischen Gemeinschaft über die bei dem Augsburger Informatiker Prof. Dr. Theo Ungerer (Lehrstuhl für Systemnahe Informatik und Kommunikationssysteme) liegende Koordination dieses auf drei Jahren angelegten und von der EU mit 2,1 Millionen Euro bezuschussten Projekts wurde am 3. Dezember 2007 von der Universität Augsburg unterzeichnet.

Wie kann man Autos, Flugzeuge und generell Maschinen sicherer, wirtschaftlicher und energiesparsamer machen? ABS-Systeme in Autos z. B. könnten noch sicherer werden, wenn es gelänge, die Leistungsfähigkeit der elektronischen Steuereinheit zu steigern. Und wenn es gelänge, entsprechende Steuereinheiten mit höherer Leistungsfähigkeit zu entwickeln, könnte z. B. auch der Kraftstoffverbrauch von Motoren durch eine bessere Regelung optimiert werden. Für all diese Systeme gilt jedoch, dass eine Ausführung der Aufgaben in einem extrem kurzen und insbesondere in einem festen Zeitintervall gewährleistet sein muss. Man spricht hier von „harten Echtzeitanforderungen“.

Nur wenige Prozessoren erlauben es, dass solche Garantien abgegeben werden können. Gängige PC-Prozessoren weisen zwar eine hohe Verarbeitungsleistung auf, sind aber für Anwendungen in „eingebetten Systemen“ wie beim ABS oder bei der Regelung von Motoren nicht geeignet und auch zu teuer. Die derzeit in solchen „eingebetteten Systemen“ üblicherweise eingesetzten, relativ einfachen Prozessoren wiederum sind mit ihren Leistungsgrenzen höheren Anforderungen, wie sie die Zukunft mit Blick auf höhere Sicherheit und höhere Wirtschaftlichkeit stellt, nicht gewachsen.

Eingebettete Prozessoren, die harten Echtzeitanforderungen genügen

Der Anspruch des EU-Projekts MERASA ist es, eingebettete Prozessoren, die harten Echtzeitanforderungen genügen, unter Nutzung der Multicore-Technologie zu entwickeln. Multicore-Technologie steht für ein Verfahren, bei dem mehrere Prozessoren auf einen Chip verbaut werden. „An der Universität Augsburg werden wir zu diesem Zweck zusammen mit Kollegen am Barcelona Supercomputing Center neue echtzeitfähige Prozessorstrukturen entwickeln, prototypisch implementieren und hier in Augsburg zugleich die zugehörige echtzeitfähige Betriebssystem-Software entwerfen“, erläutert Ungerer.

Um Echtzeitfähigkeit gewährleisten zu können, benötigt man Software-Werkzeuge, die für ein Programm die im schlimmsten Fall auftretende Verarbeitungszeit errechnen können. Solche Software-Werkzeuge sollen im Rahmen von MERASA von Forschern der Universität Paul Sabatier in Toulouse sowie der englischen Firma Rapita Systems Ltd. bereitgestellt werden. Ungerer: „Hand in Hand mit den Hardware-Entwicklern in Augsburg und Barcelona erarbeiten die französischen und englischen Kollegen geeignete Software-Lösungen für die von uns gemeinsam angestrebten neuen Multicore-Prozessoren. Wir sind überzeugt davon, am Ende der dreijährigen MERASA-Laufzeit überzeugende Prototypen eines neuen Multicore-Prozessors, eines adäquaten Betriebssystems und geeigneter Software-Werkzeuge präsentieren zu können, die passgenau auf die Anforderungen der Programmanalyse harter Echtzeitanwendungen zugeschnitten sind.“

Hersteller und Anwender von Beginn an einbezogen

Um einen optimalen Transfer- und Anwendungsprozess sicherzustellen, sind Industriepartner – Hersteller von Prozessoren ebenso wie Anwender – von Beginn an in die Entwicklung der angestrebten Hard- und Software-Lösungen mit einbezogen: Die Firma Honeywell spol. s.r.o. in Brünn (Tschechien) wird sich um die Lauffähigkeit einer autonomen Steuerungsanwendung für Autos und für Flugzeuge auf den MERASA-Entwicklungen kümmern. Ebenso sind über ein Industrial Advisory Board die Prozessorhersteller Infineon (München/Bristol) und NXP (Eindhoven) sowie die Anwenderfirmen Airbus France, European Space Agency und Bauer Maschinen (Schrobenhausen) in das Projekt mit eingebunden, um von Anfang an die Hard- und Software-Entwicklung zu begleiten und in Pilotprojekten auszutesten.

„Diese Integration renommierter Firmen aus verschiedenen europäischen Staaten“, so Ungerer, „dokumentiert zugleich auch den Anspruch unseres MERASA-Projekts, in den Schlüsselsparten der Fahrzeug-, Flugzeug- und Maschinenbauindustrie einen wichtigen Beitrag zur zukünftigen Wettbewerbsfähigkeit Europas zu leisten.“

Ansprechpartner:

Prof. Dr. Theo Ungerer
Institut für Informatik
Universität Augsburg
D-86135 Augsburg
Telefon: +49(0)821-598-2351
theo.ungerer@informatik.uni-augsburg.de