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// Multi Core – Single Bus

Der Trend zu Multicore-Prozessoren wird sich in Zukunft auch in Embedded-Geräten nicht aufhalten lassen. Daher müssen sich System-Architekten mit den Konsequenzen und Wechselwirkungen beschäftigen, die die Portierung einer Single-Core-Anwendung auf eine Multicore-Hardware mit sich bringt, zumal die meisten Peripheriegeräte weiterhin singulär bleiben werden.

Selbst wenn die Software einer Applikation leicht in unabhängige Teile zerlegt werden kann, die darüber hinaus auch auf unterschiedlicher Peripherie zugreifen, bleiben in der Hardware Engpässe wie der Bus (z.B. PCI) zwischen den Prozessorkernen und den Peripheriegeräten. Für eine echtzeitkritische Teilapplikation bedeutet dies aber, dass sie die Zeitbedingungen, die sie auf einem Single-Core-System erfüllt hat, auf einem Multicore-System nicht sicher einhalten kann, weil Interferenzen bei den Buszugriffen anderer Applikationen entstehen.

Die Modellierung und die darauf aufbauende Analyse solch eines Systems kann erheblich zur Vermeidung dieser Probleme beitragen. Je früher die Methode in dem Entwicklungsprozess eingesetzt wird, umso höherwertiger sind die qualitativen und quantitativen Aussagen.

Die Methode wird an einem realen Beispiel gezeigt, bei dem ein Migration auf neue Multicore-Hardware durchgeführt wurde, wobei die Peripheriegeräte weiterhin an einem PCI-Strang angeschlossen waren. Der Vergleich der simulierten Werte zu den echten Messwerten lässt Rückschlüsse für die Verbesserung des Systemdesigns zu.

Ein weiterer interessanter Aspekt ist die Verwendung von Prozessoren mit Hyperthreading in Echtzeitsystemen. Auch hier kann die unmodifizierte Übernahme einer Single-Core-Applikation zu massiven Performance-Verlusten führen.

// Referent

// Dr. René Graf

erwarb seine Promotion am Institut für Robotik des KIT, an dem er sich sowohl mit mobilen Robotern als auch mit parallelen Kinematiken (Flugsimulatoren) beschäftigte. In seiner Dissertation kombinierte er diese Systeme, sodass die parallele Kinematik die Beschleunigungen des mobilen Roboters kompensierte. 2001 ging er zu Siemens und war an der Entwicklung verschiedener Generation an speicherprogrammierbarer Steuerungen der SIMATIC-S7-Famile beteiligt. Seit 2009 leitet er die Gruppe für Embedded- und Echtzeit-Systeme der Vorfeldentwicklung des Sektors Industry. Im Zentrum der Forschung stehen Echtzeit-Betriebssysteme für Automatisierungsgeräte mit speziellem Fokus auf neue Hardware-Trends wie Multicore-Prozessoren und Virtualisierung im Embedded-Umfeld. Seine Gruppe entwickelt zudem eine Linux-Variante, die für harte Echtzeit erweitert wurde und in einigen Automatisierungsgeräten bei Siemens zum Einsatz kommt. Im Jahr 2013 wurde er als "Siemens-Erfinder des Jahres" ausgezeichnet. Im Laufe seiner Forschung hat er über 50 Erfindungen auf verschiedenen Gebieten erstellt, von denen viele patentiert wurden.