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Damit es nicht im Getriebe kracht

Echtzeitsysteme garantieren in vielen wichtigen Industriebereichen die zeitliche Korrektheit von Steuerungssoftware. Ohne sie würde beispielsweise die Airbag-Steuerung im Auto nicht rechtzeitig ausgelöst und die Sicherheit der Insassen wäre gefährdet. An der Technischen Universität (TU) Wien arbeitet eine Gruppe von InformatikerInnen an Verfahren zur Ermittlung der Maximalen Programmausführungszeit von Eingebetteten Systemen.

Peter Puschner

Peter Puschner

Peter Puschner

Peter Puschner

Reduktion der Anzahl der Abarbeitungspfade zur Vereinfachung der Software-Zeitanalyse

Reduktion der Anzahl der Abarbeitungspfade zur Vereinfachung der Software-Zeitanalyse

Reduktion der Anzahl der Abarbeitungspfade zur Vereinfachung der Software-Zeitanalyse

Reduktion der Anzahl der Abarbeitungspfade zur Vereinfachung der Software-Zeitanalyse

Die kürzeste Ausführungszeit (BCET) und die längste Ausführungszeit (WCET) sind für die Zeitanalyse von Echtzeitsystemen von besonderer Bedeutung. Durch die Komplexität der Analyse kann oft nur eine pessimistische Schranke (WCET Bound), nicht aber die exakte WCET berechnet werden

Die kürzeste Ausführungszeit

Die kürzeste Ausführungszeit (BCET) und die längste Ausführungszeit (WCET) sind für die Zeitanalyse von Echtzeitsystemen von besonderer Bedeutung. Durch die Komplexität der Analyse kann oft nur eine pessimistische Schranke (WCET Bound), nicht...

Die kürzeste Ausführungszeit (BCET) und die längste Ausführungszeit (WCET) sind für die Zeitanalyse von Echtzeitsystemen von besonderer Bedeutung. Durch die Komplexität der Analyse kann oft nur eine pessimistische Schranke (WCET Bound), nicht aber die exakte WCET berechnet werden

Wien (TU). – „Embedded Systems“ (Eingebettete Systeme), die als kleinste Computer in Autos oder Telefonen eingebaut sind, erfüllen Regelungs- und Kommunikationsaufgaben und koordinieren den zeitlichen Ablauf von Aktionen, wie beispielsweise den Einsatz des Antiblockiersystems (ABS) bei starkem Bremsen. „Der Faktor Zeit ist entscheidend. Die Prozesse des Computers oder der Steuerungssoftware müssen mit sämtlichen Abläufen in der Umgebung des Computers zeitlich zusammenpassen. Die hierfür verwendeten Echtzeitsysteme müssen daher das Reagieren des Computers innerhalb eines vorher definierten Zeitintervalls garantieren. Typische Reaktionszeiten für ein ABS liegen im Bereich von wenigen Millisekunden. Das richtige Zeitverhalten (Timing) solcher Echtzeitsysteme zu gewährleisten, ist unsere Aufgabe“, fasst Peter Puschner vom Institut für Technische Informatik der TU Wien zusammen.

Bevor das System gestartet wird, soll bereits feststehen, wie die zeitgesteuerte Aktions- und Kommunikationsreihenfolge im Echtzeitsystem aussieht. Diesen Ansatz verfolgen Peter Puschner und seine KollegInnen im Gegensatz zu den meisten Echtzeitsystemen, deren Computersysteme erst Entscheidungen treffen, während das System bereits läuft. Dies kann zur Folge haben, dass es zu einer Überlastung kommt und zu einem Ausfall des Systems. Puschner: „Wenn im voraus geplant wird, wer wann rechnen und kommunizieren darf, kann diese Lastanfälligkeit verhindert werden. Aus diesen Rahmenbedingungen heraus überlegen wir uns, wie die Software und die Hardware konkret aussehen müssen. Die Software gilt es beispielsweise zu vereinfachen, sodass es nicht mehr so viele unterschiedliche Möglichkeiten der Abarbeitung gibt.“ Die Software ist leichter zu analysieren, wenn das Zeitverhalten nur mehr von einer Möglichkeit oder einem Ausführungspfad bestimmt wird. Die Gruppe um Puschner arbeitet an der Entwicklung eines Hardware- und Softwareprototyps und an Toolsupports (Softwarewerkzeuge) zur Unterstützung der zeitlichen Planbarkeit und Analyse von Echtzeitsystemen.

In diesem Zusammenhang gab es auch ein Projekt mit zwei Firmen aus dem Grazer Automobil-Cluster, das sich der Zeitanalyse und Bestimmung der maximalen Laufzeit von Programmen widmete. „Wir haben ein Programm erstellt, das der Analyse des Zeitverhaltens von Software dient. So müssen zum Beispiel in einem computergesteuerten Getriebe die Aktionen des Computersystems in genauer zeitlicher Abstimmung mit dem Zeitverhalten der mechanischen Vorgänge erfolgen. Die Analyse des Zeitverhaltens der Software des Computersystems bildet so eine der Voraussetzungen für das reibungslose Funktionieren des Gesamtsystems“, resümiert Peter Puschner.

Fotodownload: https://www.tuwien.ac.at/index.php?id=7215

Rückfragehinweis:
Ao.Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr. Peter Puschner   
Technische Universität Wien
Institut für Technische Informatik         
Treitlstraße 3 // 182, 1040 Wien
T +43/1/58801 – 18227
F +43/1/ 5869149
E peter.puschner@tuwien.ac.at

Aussender:
Mag. Daniela Hallegger
TU Wien - PR und Kommunikation
Karlsplatz 13/E011, A-1040 Wien
T +43-1-58801-41027
F +43-1-58801-41093
E daniela.hallegger@tuwien.ac.at
http://www.tuwien.ac.at/pr