AVES-Flugsimulator, Bild: DLR

Der AVES-Flugsimulator des DLR bietet eine Möglichkeit den ARGO-Ansatz in der Praxis zu erproben. Bild: DLR

Immer mehr auch sicherheitskritische eingebettete Elektroniklösungen sind mit schnellen, energieeffizienten Mehrkernprozessoren ausgestattet. „Zwei der wichtigsten Anforderungen zukünftiger Anwendungen sind zum einen noch höhere Performanz, also Leistung, in Echtzeit und eine weitere Reduktion der Kosten – ohne dabei die funktionale Sicherheit zu beeinträchtigen“, sagt Professor Jürgen Becker vom Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV) des KIT, der ARGO koordiniert. „Dazu müssen die Mehrkernprozessoren das erforderliche Leistungsspektrum bei möglichst geringem Energieverbrauch automatisiert und effizient programmiert zur Verfügung stellen.“

Mehrkern- oder Multicore-Systeme vereinen mehrere Prozessorkerne auf einem Chip. Die Kerne arbeiten parallel und bringen dadurch mehr Geschwindigkeit und Leistung. Die Programmierung solcher heterogener Multicore-Prozessoren ist sehr komplex. Gleichzeitig müssen die Programme genau auf die Zielhardware zugeschnitten sein – und außerdem die zusätzlichen Echtzeitanforderungen erfüllen. Das EU-Forschungsprojekt ARGO – benannt nach dem überaus schnellen Schiff der griechischen Sage – zielt darauf ab, diese Programmierung durch automatische Parallelisierung modellbasierter Anwendungen (Applikationen) und Codegenerierung erheblich zu vereinfachen. Bislang muss ein
Programmierer seinen Code, das heißt die Anweisungen an den Computer, meist an die Hardware-Architektur anpassen, was sehr aufwendig ist und eine Übertragbarkeit auf andere Architekturen verhindert.

Standardfähige Werkzeugkette

„Mit ARGO entsteht eine neue standardfähige Werkzeugkette für Programmierer, die dann auch ohne genaue Kenntnis der komplexen parallelen Prozessorhardware den Prozess der automatischen Parallelisierung anforderungsgerecht steuern können. Daraus ergibt sich eine deutliche Verbesserung der Leistung bei gleichzeitiger Reduktion der Kosten“, so Becker.

Die Komplexität der Parallelisierung und der Anpassung an die Zielhardware lässt sich künftig mit der ARGO-Werkzeugkette weitgehend automatisiert mit geringem Aufwand bewältigen. Im Projekt werden beispielhaft echtzeitkritische Anwendungen aus den Bereichen der Echtzeit-Flugdynamiksimulation und der Echtzeit-Bildverarbeitung untersucht und bewertet.

Das Projekt bringt acht Partner aus Wissenschaft und Industrie zusammen: Neben dem KIT sind die Universität Rennes (Frankreich), das Technological Educational Institute of Western Greece (Griechenland), das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS (beide Deutschland) sowie die Recore Systems B.V. (Niederlande), Scilab Enterprises (Frankreich) und die AbsInt Angewandte Informatik (Deutschland) an ARGO beteiligt.