Zusammenfassung
In sicherheitskritischen Systemen mit einer harten Echtzeitanforderung in automobilen Anwendungen steigt der Bedarf an Rechenleistung stetig an. Um dieser zunehmenden Nachfrage gerecht zu werden, haben die Hersteller entsprechender Mikrocontroller in den letzten Jahren vorwiegend die Anzahl der Prozessorkerne erhöht. Durch dieses Vorgehen ist es möglich, die Funktionalitäten verschiedener Steuergeräte in einem zentralen Integrationssteuergerät zusammenzuführen, woraus sich Vorteile beim Energieverbrauch, dem Bedarf an Bauraum sowie bei den Herstellungskosten ergeben. Dabei ist jedoch zu beachten, dass bei der Kombination von Funktionalitäten unterschiedlicher Kritikalität die Rückwirkungsfreiheit bei Laufzeit und Speicher gegeben sein muss. Dies stellt eine Herausforderung dar, da bei konkurrierenden Zugriffen auf geteilte Ressourcen, wie Bussysteme, Speicher oder Peripherien, Wartezeiten entstehen können. Die Komplexität der Bewertung dieser Verzögerungen und der damit verbundenen Auswirkungen steigt mit der Anzahl der Prozessorkerne stetig an, weswegen die Integration weiterer Kerne für zukünftige Leistungssteigerungen nur bedingt geeignet ist. Eine Alternative stellen Hardware-Beschleuniger dar, welche häufig genutzte Operationen signifikant schneller ausführen können. Deshalb wird in diesem Artikel eine Übersicht zu den derzeit am Markt befindlichen Hardware-Beschleunigern für sicherheitskritische Echtzeitsysteme in automobilen Anwendungen gegeben. Neben dieser Übersicht warden Sicherheitsanforderungen sowie eine Klassifizierung zur besseren Gruppierung vorgeschlagen und erörtert. Abschließend werden Empfehlungen für zukünftige Hardware-Beschleuniger gegeben und deren potentielle Einsatzmöglichkeiten diskutiert.
Access this chapter
Tax calculation will be finalised at checkout
Purchases are for personal use only
Preview
Unable to display preview. Download preview PDF.
Literatur
Y. Bai: Practical Microcontroller Engineering with ARM(R), DOI https://doi.org/10.1002/9781119058397.ch11, 2016
C. Böttcher und M. Berekovic: RISC-V - eine neue Hoffnung?, Embedded Software Engineering Kongress, ISBN 978-3-8343-2415-3, 2020
T. Carle et al.: Thrifty-malloc: A HW/SW Codesign for the Dynamic Management of Hardware Transactional Memory in Embedded Multicore Systems, International Conference on Compliers, Architectures, and Sythesis of Embedded Systems, DOI https://doi.org/10.1145/2968455.2968513, 2016
S. A. Edwards und E. A. Lee.: The Case for the Precision Timed (PRET) Machine, Proceedings of the 44th Annual Design Automation Conference, ISBN 978-1-5959-3627-1, 2007
S. Endrikat et al.: How Do API Documentation and Static Typing Affect API Usability?, Proceedings of the 36th International Conference on Software Engineering, DOI https://doi.org/10.1145/2568225.2568299, 2014
P. Gai und M. Violante: Automotive embedded software architecture in the multi-core age, 2016 21th IEEE European Test Symposium, DOI https://doi.org/10.1109/ETS.2016.7519309, 2016
M. Glinz: On Non-Functional Requirements, 15th IEEE International Requirements Engineering Conference, DOI https://doi.org/10.1109/RE.2007.45, 2007
J. Henkel et al.: Design and architectures for dependable embedded systems, Proceedings of the Ninth IEEE/ACM/IFIP International Conference on Hardware/-Software Codesign and System Synthesis, DOI https://doi.org/10.1145/2039370.2039384, 2011
Infineon Technologies AG: AURIX TC3xx Target Specification V2.0.1, 2016
Infineon Technologies AG: AURIX TC3xx Safety Manual V2.0, 2021
International Organization for Standardization: ISO 26262 Road vehicles - Functional safety, Second Edition, 2018
International Organization for Standardization: ISO 21434 Road vehicles – Cyber-security engineering, 2021
P. Jungklass und M. Berekovic: Effects of concurrent access to embedded multicore microcontrollers with hard real-time demands, IEEE 13th International Symposium on Industrial Embedded Systems, ISBN 978-1-5386-4155-2/18, 2018
P. Jungklass und M. Berekovic: MemOpt: Automated Memory Distribution for Multicore Microcontrollers with Hard Real-Time Requirements, IEEE Nordic Circuits and Systems Conference, ISBN 978-1-7281-2769-9/19, 2019
T. G. Kirner und Alan M. Davis: Nonfunctional Requirements of Real-Time Systems, Advances in Computers, DOI https://doi.org/10.1016/S0065-2458(08)60483-0, 1996 NXP Semiconductors: MPC5777M Reference Manual Rev. 4.2, 2016
D. Lohmann et al.: Functional and non-functional properties in a family of embedded operating systems, DOI https://doi.org/10.1109/WORDS.2005.37, 2005
NXP Semiconductors. MPC5777M Reference Manual Rev. 4.2. 2016
S. Saidi et al.: The shift to multicores in real-time and safety-critical systems, Proceedings of the 10th International Conference on Hardware/Software Codesign and System Synthesis, 2015
R. Schneider et al.: Software Parallelization in Automotive Multi-Core Systems, SAE Technical Paper, DOI https://doi.org/10.4271/2015-01-0189, 2015
Die SOPHISTen: MASTeR - Schablone für alle Fälle. 3. Auflage. 2016. www.sophist.de/MASTeR-Broschuere
STMicroelectronics: SPC58xEx/SPC58xGx 32-bit Power Architecture microcontroller for automotive ASILD applications - Reference Manual, 2018
D. G. Villaescusa et al.: M2OS-Mc: An RTOS for Many-Core Processors, Second Workshop on Next Generation Real-Time Embedded Systems, ISBN 978-3-95977-178-8, 2021
Merriam-Webster Wörterbucheintrag: Koprocessor, Springfield, 2021. https://www.merriam-webster.com/dictionary/coprocessor, letzter Aufruf 9.8.2021
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Editor information
Editors and Affiliations
Rights and permissions
Copyright information
© 2022 Der/die Herausgeber bzw. der/die Autor(en), exklusiv lizenziert durch Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, ein Teil von Springer Nature
About this paper
Cite this paper
Böttcher, C., Jungklass, P., Berekovic, M. (2022). Hardware-Beschleuniger für automobile Multicore-Mikrocontroller mit einer harten Echtzeitanforderung. In: Unger, H., Schaible, M. (eds) Echtzeit 2021. Informatik aktuell. Springer Vieweg, Wiesbaden. https://doi.org/10.1007/978-3-658-37751-9_8
Download citation
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-37751-9_8
Published:
Publisher Name: Springer Vieweg, Wiesbaden
Print ISBN: 978-3-658-37750-2
Online ISBN: 978-3-658-37751-9
eBook Packages: Computer Science and Engineering (German Language)