Aufgrund der Vielfalt und der stetig steigenden Komplexität von Applikationen in den heutigen eingebetteten Echtzeit-Systemen werden unterschiedliche Ausführungsszenarien (Modes) im Entwurf solcher Systeme berücksichtigt. Beispiele für Ausführungsszenarien sind etwa unterschiedliche Fahrzustände in einem Fahrzeug (Leerlauf, Beschleunigung) oder unterschiedliche Betriebszustände mobiler Endgeräte (Flugzeugmodus, Stromsparmodus). Die Umschaltung zwischen den verschiedenen Ausführungsszenarien erfolgt dabei häufig während der Laufzeit des Systems, in Abhängigkeit von internen oder externen Bedingungen.
Bei Szenarienübergängen während der Laufzeit können sich Zustände ergeben, in denen zwei oder mehr Szenarien sich zeitlich überlappen. Diese zeitlichen Überlappungen können wiederum dazu führen, dass transiente Überlastsituationen entstehen, die in keiner der einzelnen Szenarien auftreten. Diese können sich bei einer zeitlich ausgedehnten Überlappung wie Wellen (Waves) zwischen den Systemkomponenten unkontrolliert propagieren und dadurch zu unbeherrschbaren Systemen führen.
Im Systementwurf moderner Echtzeit-Systeme müssen deshalb die Echtzeitanforderungen sowohl für jedes Szenario einzeln, als auch für jeden Szenarienübergang verifiziert werden.
Die Bildung von Szenarien ist ein bekannter Modellierungsansatz zum Test und zur Optimierung eingebetteter Systeme, der im Systementwurf eine wichtige Rolle spielt, um eine Überdimensionierung des Systems zu verhindern und den Test zu vereinfachen. Dabei werden Abläufe und Zustände eines Systems in Klassen unterteilt, die getrennt betrachtet werden. Dies ermöglicht die Analyse des Systemverhaltens in den verschiedenen Szenarien und damit eine präzisere Abschätzung des Ressourcenbedarfs und der Echtzeitfähigkeit.
Die Auswirkungen der Szenarienübergänge auf das Zeitverhalten eines Systems wurden allerdings bislang nur für Einzelprozessorsysteme untersucht. Mit der Einführung von Multicore-Architekturen und von neuen Softwarestandards, wie AUTOSAR, werden Szenarienübergänge möglich, die ein Netzwerk von Steuergeräten betreffen. Dies wird zu viel komplizierterem lokalen Zeitverhalten der Steuergeräte mit entsprechenden Auswirkungen auf das vernetzte System führen.
Im Rahmen des ModeWaves Projekts liegt deshalb der Fokus auf der Erarbeitung von Lösungsvorschlägen für die formale Analyse und Optimierung von Szenarien und Szenarienübergängen in vernetzten Multicore-Systemen. Die zentralen Aspekte im Projekt ModeWaves sind:
Mircea Negrean
Sebastian Klawitter (HiWi/ Java Programmierung)
Torben Schmidt (Studienseminar)
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)