parMERASA Multi-Core Execution of Parallelised Hard Real-Time Applications Supporting Analysability

International audienceEngineers who design hard real-time embedded systems express a need for several times the performance available today while keeping safety as major criterion. A breakthrough in performance is expected by parallelizing hard real-time applications and running them on an embedded multi-core processor, which enables combining the requirements for high-performance with timing-predictable execution. parMERASA will provide a timing analyzable system of parallel hard real-time applications running on a scalable multicore processor. parMERASA goes one step beyond mixed criticality demands: It targets future complex control algorithms by parallelizing hard real-time programs to run on predictable multi-/many-core processors. We aim to achieve a breakthrough in techniques for parallelization of industrial hard real-time programs, provide hard real-time support in system software, WCET analysis and verification tools for multi-cores, and techniques for predictable multi-core designs with up to 64 cores

Multicore-Entwicklungsplattform für den Automobilbereich

Heutzutage sind eingebettete Echtzeitsysteme allgegenwärtig, beispielsweise im Automobilsektor, in der Luftfahrt, in industriellen Kontrollsystemen oder in der Heimautomatisierung. Infolge des kontinuierlich steigenden Anspruchs an die Funktionalität, nimmt die Komplexität von Software weiterhin zu. Diese Entwicklung stellt immer höhere Anforderungen an die Rechenleistung eingebetteter Systeme. Nach der Leistungssteigerung durch Multicore-Prozessoren im Desktop- und Serverbereich haben Multicore- Systeme mittlerweile Einzug in die Domäne von eingebetteten Systemen gehalten. Allerdings besitzen eingebettete Systeme zumeist zusätzliche Anforderungen aufgrund ihrer Arbeitsumgebung und des Einsatzzwecks, u. a. Bedingungen an das Zeitverhalten von Softwareanwendungen. Die vorliegende Arbeit hat zum Ziel, eine Entwicklungsplattform bereitzustellen, die eine Evaluierung von Techniken bezüglich der Kommunikation in eingebetteten Multicore-Systemen unter Berücksichtigung von Echtzeitanforderungen ermöglicht. Hierfür wurden eine mehrschichtige Softwarearchitektur und eine Kernel-Bibliothek entworfen, die im Rahmen des parMERASA Projekts exemplarisch im Automobilsektor, Luftfahrtbereich und in der Baumaschinenbranche eingesetzt wurde. Dabei wurde großes Augenmerk auf die Kommunikations- und Synchronisationsmechanismen gelegt, die eine obere Zeitschranke für Analysen der Programmausführungszeit erlauben. Zudem wurden Betriebssystemdienste, die zwischen Kernen in Multicore-Prozessoren vermitteln und speziell im Automobilbereich vorkommen, anhand zweier grundlegend verschiedener Techniken umgesetzt. Da diese Dienste zur Kommunikation und Synchronisation zwischen Prozessorkernen benötigt werden, lassen sich auf diese Weise Vor- und Nachteile beider Methoden im Bezug auf den Kommunikationsmehraufwand beurteilen. Darüber hinaus werden verschiedene Echtzeitprogrammiermodelle kurz angerissen und im Besonderen auf die Vor- und Nachteile des Logical Execution Time (LET) Modells eingegangen. Ein Nachteil dabei ist, dass die Aktualität der Daten zwischen kommunizierenden Programmteilen merklich niedriger ist als bei anderen Modellen. Das letzte Hauptkapitel dieser Arbeit befasst sich indirekt mit der Erhaltung des Datenflusses bei der Portierung von Industrieanwendungen von Singlecore- auf Multicore-Systeme unter Verwendung des LET Modells. Im Speziellen wird eine Methode vorgestellt, die den Nachteil des hohen Datenalters mindert

parMERASA Multi-core RTOS Kernel

The parMERASA project is the response to demands from European avionic, automotive and automation industries for increased performance at reduced costs while maintaining safety levels. Its aim is to stimulate industrial, social and environmental changes by demonstrating the benefits of moving from embedded single core to multi-core processors which can run applications in parallel, speeding up performance and cutting costs. This report presents requirements for a hard real-time capable multi-core Kernel Library in embedded systems and the transfer to the parMERASA simulator. It shows details of context and memory management, synchronization mechanisms and interrupt handling relating to the Power PC instruction set architecture used by the simulator

parMERASA Multi-core RTOS Kernel

The parMERASA project is the response to demands from European avionic, automotive and automation industries for increased performance at reduced costs while maintaining safety levels. Its aim is to stimulate industrial, social and environmental changes by demonstrating the benefits of moving from embedded single core to multi-core processors which can run applications in parallel, speeding up performance and cutting costs. This report presents requirements for a hard real-time capable multi-core Kernel Library in embedded systems and the transfer to the parMERASA simulator. It shows details of context and memory management, synchronization mechanisms and interrupt handling relating to the Power PC instruction set architecture used by the simulator