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WEMUCS: Integrierte Tool-Kette optimiert die Softwareentwicklung für Multicore-Systeme

01.12.2014 - (idw) Fraunhofer-Gesellschaft

WEMUCS wurde erfolgreich abgeschlossen. Zielsetzung des Gemeinschaftsprojekts
von elf Partnern war es, den Softwareentwicklungsprozess für eingebettete
Systeme, vor allem im Hinblick auf Multicore-Plattformen, zu vereinfachen
sowie die Qualität der Software zu verbessern. Dies wurde erreicht durch die
Entwicklung neuer Verfahren und deren Integration mit bestehenden Entwicklungswerkzeugen zu einer nahtlosen Tool-Kette. Praktische Ergebnisse dieser
Forschungsarbeit sind erstmals öffentlich auf dem ESE-Kongress (1. bis 5. Dezember,
Sindelfingen) zu sehen, und zwar anhand von Beispielen aus dem Automotive-
Bereich. In modernen eingebetteten Systemen erhöhen der wachsende Umfang von Softwarefunktionen zusammen mit verschiedenen Anforderungen wie Safety und Security, Zeit-Limits und niedriger Stromverbrauch die Komplexität des Entwicklungsprozesses von Software. An diesem Punkt setzt das Projekt WEMUCS an. Es verfolgt das Ziel, den Softwareentwicklungsprozess für eingebettete Systeme, vor allem im Hinblick auf Multicore-Plattformen, zu vereinfachen. Gleichzeitig soll die Qualität der entwickelten Software verbessert werden.

Das klingt einfacher als es ist: Gegenwärtig sind die verfügbaren Werkzeuge, die Entwicklung, Optimierung und Testen von eingebetteten Systemen unterstützen, nicht
nahtlos integriert. Teilweise berücksichtigen sie auch die speziellen Eigenschaften von
eingebetteten Systemen nicht. Die Folge: Beim Wechseln der Werkzeuge können sich
Fehler einschleichen, außerdem droht höherer Arbeitsaufwand bei der Dokumentation.
Diese Fehler werden dann erst spät im Entwicklungszyklus erkannt, dadurch steigen die
Kosten.

Auf diese Herausforderung hat WEMUCS eine Antwort gefunden. Werkzeuge aus
Modellierung, Test, Optimierung und Tracing wurden weiterentwickelt und so miteinander
verzahnt, dass sich die Anforderungen an das System schon frühzeitig und entlang des Entwicklungsprozesses überprüfen lassen. So kann das System insgesamt optimiert werden. Möglich machen dies spezielle Schnittstellen und gemeinsame Austauschformate, welche die Projektpartner zusammen entwickelt haben. Außerdem
wurden Methoden für den erfolgreichen Einsatz dieser Schnittstellen und Austauschformate erarbeitet.

Parallelisierung der Software erfolgt automatisch

Zusätzlich wurden auch neue Verfahren entwickelt: So ist es gelungen, Steuerprogramme
automatisch zu parallelisieren. Das betrifft sowohl die Modell-Ebene, also ein
frühes Entwicklungsstadium, als auch bereits bestehende Programme aus der Automatisierung. Parallelisierung heißt, die Prozesse innerhalb einer Software können nebeneinander und gleichzeitig ablaufen. Angesichts der steigenden Verbreitung von Mehrkern-Prozessoren schafft Parallelisierung von Software die Voraussetzung dafür, diese Hochleistungsprozessoren optimal zu nutzen.

Beispiele: ABS-Regler für Fahrzeuge und Gepäckförderanlage

Ein Beispiel für ein, im Projekt erweitertes, Austauschformat ist das im Automotive-
Bereich gebräuchliche und offen verfügbare Dateiformat OT1. Es wird etwa verwendet,
um Systembeschreibungen zwischen verschiedenen Werkzeugen auszutauschen oder
die Task-Verteilung zu optimieren. Ein weiterer Einsatzbereich ist die Absicherung des
Zeitverhaltens von Software im Fahrzeug. Anhand eines ABS-Reglers (Anti-Blockier-
System für Bremsvorgänge im Auto) konnte im Rahmen des WEMUCS-Projekts veranschaulicht werden, wie sich der Softwareentwicklungsprozess durch die integrierte
Tool-Kette optimieren lässt. Dieses Beispiel ist auf dem ESE-Kongress zu sehen.

Nicht im Fokus des Messeauftritts, aber nicht weniger interessant ist ein Anwendungsbeispiel aus der Automatisierung: Eine Gepäckförderanlage wird durch Sensoren und Aktoren unabhängig voneinander und parallel gesteuert. Im Rahmen von WEMUCS haben die Forscher die Wechselwirkungen paralleler Abläufe in der Software getestet und dabei Testkriterien für parallele Software formalisiert. Dafür sind in einem ersten Schritt die Voraussetzungen dafür zu schaffen, dass das Test-System die vorhandene Parallelität erkennt. Im weiteren Testverlauf geht es darum, einen Ablaufplan und entsprechende Testfälle abzuleiten.

Das Projekt WEMUCS

Das Projekt WEMUCS wurde im November, nach einer Laufzeit von zwei Jahren, erfolgreich zum Abschluss gebracht. Partner sind unter Projektkoordination des Fraunhofer-Instituts für Eingebettete Systeme und Kommunikationstechnik ESK die Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg, die Universität Augsburg, die GLIWA GmbH, die Infineon Technologies AG, die Lantiq Deutschland GmbH, die Lauterbach GmbH, die sepp.med gmbh, die Siemens AG, die Timing-Architects Embedded Systems GmbH sowie die TWT GmbH. WEMUCS wird gefördert vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie.

Kontakt:
Hans-Thomas Hengl
PR & Marketing
Fraunhofer-Institut für Eingebettete Systeme und Kommunikationstechnik ESK
Hansastraße 32 | 80686 München
Telefon, Fax: +49 89 547088-396 | +49 89 547088-66-396
E-Mail: hans-thomas.hengl@esk.fraunhofer.de Weitere Informationen:http://www.esk.fraunhofer.dehttp://www.multicore-tools.de/https://www2.cs.fau.de/research/WEMUCShttp://www.informatik.uni-augsburg.de/lehrstuehle/swt/vs/projekte/embedded_autom...http://www.gliwa.comhttp://www.infineon.comhttp://www.lantiq.com/http://www.lauterbach.com/http://www.seppmed.dehttp://www.siemens.com/industryhttp://www.timing-architects.com/http://www.twt-gmbh.de

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