Autorenarchiv

ASSIST – Architecture Synthesis for Safety-Critical Systems

Dienstag, 29. Juli 2014 22:17

Die Forschungsergebnisse meiner Dissertation im Bereich “Entwicklung von sicherheitskritischen eingebetteten Systemen mit harten Echtzeitanforderungen” werden in der neuen Toolsuite ASSIST umgesetzt. Sie ermöglicht die zielgerichtete Konstruktion von Mappings und Schedules von Softwarekomponenten auf komplexen Hardware-Architekturen mit Multicore-Prozessoren. Der Funktionsumfang dieser Toolsuite wird schrittweise erweitert. Der aktuelle Stand kann unter assist.hilbri.ch heruntergeladen werden.

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Die ASSIST Toolsuite ist unter Windows (32/64bit), Linux (GTK 32/64bit) und OSX (64bit) lauffähig. Sie steht unter der GPLv2 Lizenz. Andere Lizenzen sind auf Anfrage möglich. Der Quellcode wird auf GitHub gehostet. Zur Synthese von Systemarchitekturen wird der JaCoP 4.1 Constraint Solver verwendet.

Thema: Forschung & Promotion, Modellierung, Multicore | Kommentare (0) | Autor:

Einladung zum Workshop: Parallel Processors and Embedded Computing in Safety-critical Environments (PRECISE)

Dienstag, 28. August 2012 11:59

Multiprozessorsysteme und Mehrkernprozessoren werden zunehmend in Bereichen eingesetzt, in denen die funktionale Sicherheit eine hohe Bedeutung besitzt. Dies betrifft nicht nur die Bereiche Flugelektronik (Avionik) und Automobilelektronik, sondern zunehmend auch den Bereich der industriellen Steuerungen.

Diesem Thema und den damit verbundenen Herausforderungen für die System- und Softwareentwicklung widmet sich der PRECISE Workshop auf der nächsten HiPEAC Konferenz im Januar 2013. Dabei steht insbesondere der lebendige Austausch zwischen Vertretern aus der Industrie und akademischen Forschungspartnern im Vordergrund.

Interessierte an diesem Thema und den damit verbundenen Fragestellungen sind wie immer herzlich eingeladen.

Hier noch einmal das Wichtigste in Kürze:

Was?

PRECISE 2013 -
Parallel Processors and Embedded Computing in
Safety-critical Environments Workshop

Wann?

23.01.2013

Wo?

HiPEAC Konferenz 2013 in Berlin
Radisson Blu Hotel, Karl-Liebknecht-Straße 3, 10178 Berlin

Programm

wird bekannt gegeben, sobald alle Sprecher feststehen

Weitere Informationen

PRECISE Workshop

HiPEAC 2013 Konferenz

 

 

Thema: Konferenzen | Kommentare (0) | Autor:

Nutzung von Mehrkernprozessoren in sicherheitskritischen Cyber-Physical Systems

Donnerstag, 14. Juni 2012 9:58

An der BTU Cottbus hielt ich am 01.06.2012 einen Vortrag zu meinem Promotionsthema. Der lange Vortragstitel lautet: “Nutzung von Mehrkernprozessoren in sicherheitskritischen Cyber-Physical Systems – Eine Entwicklungsmethodik zur Multifunktionsintegration auf der Basis von Correctness-by-Construction”. Hier eine kurze Zusammenfassung aus der Ankündigung:

Eingebettete Systeme übernehmen immer mehr Funktionen in unserem Alltag. Dazu werden sie stärker vernetzt und enger an physikalische Prozesse in der Umgebung gekoppelt. Sie
werden zu Cyber-Physical Systems. Mehrkernprozessoren bieten eine vielversprechende Plattform zur Realisierung dieser Systeme. Allerdings ist ihr Einsatz mit verschiedenen Herausforderungen verbunden. Diese liegen insbesondere bei der sicheren Integration von verschiedenen Anwendungen mit unterschiedlichen Kritikalitätsstufen.

Die Entwicklung derartiger Systeme muss die Umsetzung von sowohl funktionalen Anforderungen als auch Qualitätsanforderungen, wie Echtzeitfähigkeit und Zuverlässigkeit,
miteinander verbinden. Dies stellt eine signifikante Herausforderung für etablierte Entwicklungsprozesse dar.

“Correctness-by-Construction (CbyC)” ist ein etablierter Ansatz zur Entwicklung von High-Integrity Software, zum Beispiel für die Steuerung von Kernkraftwerken. Dieser Ansatz ist die Folge der
Erkenntnis, dass klassische Entwicklungsverfahren für sicherheitskritische Systeme nicht ausreichend sind. Im Rahmen von CbyC wird deshalb ein starker Fokus auf ein formalisiertes und
automatisierbares Vorgehen gelegt.

In diesem Vortrag wird gezeigt, wie die Grundsätze von CbyC auch im Rahmen des Systems Engineering bei der Integration von Anwendungen auf Mehrkernprozessoren angewendet werden
können. Der Schwerpunkt wird dabei auf die Aspekte: Konstruktion von Deployments und Schedules, sowie eine automatisierte Validierung gelegt.

Hier gibt es die Folien zum Download.

Thema: Forschung & Promotion, Modellierung, Multicore, Vorträge | Kommentare (0) | Autor:

Fachtagung: Funktions- und angriffssichere Softwaresysteme im Automobil

Freitag, 20. April 2012 11:25

Zum Abschluss des regionalen Forschungsprojekt “VirtuOS” gibt es wieder die Möglichkeit sich im Rahmen einer Fachtagung am 26. April 2012 über die Projektergebnisse zu informieren und mit den Beteiligten ins Gespräch zu kommen.

Projekthintergrund

Funktionssicherheit (Safety) und Angriffssicherheit (Security) sind Voraussetzungen für den Einsatz von embedded Software im Auto. Im Rahmen des Projekts VirtuOS (Virtuelle Architekturen für sichere automotive Softwaresysteme mit domänenübergreifender, sicherheitsrelevanter Kommunikation) wurden während der letzten drei Jahre Prozesse, Werkzeuge und Methoden, die eine nachweisbar sichere Software ermöglichen, erforscht. Projektpartner sind die Technische Universität Berlin (Fachgebiet Softwaretechnik), das Fraunhofer-Institut für Rechnerarchitektur und Softwaretechnik FIRST und das Berliner Softwareunternehmen OpenSynergy GmbH. Das Forschungsprojekt wird gefördert durch Mittel des Europäischen Fonds für Regionalentwicklung (EFRE) und den Zukunftsfond Berlin.

Auf der Fachtagung stellen wir die Ergebnisse aus dem Projekt vor. Neben Konzepten für Safety und Security präsentieren wir Demonstratoren sicherer eingebetteter Softwaresysteme für das Auto auf der Basis von Virtualisierung und Mikrokerntechnologie sowie Tools zur Entwicklung sicherer Software. Darüber hinaus laden Experten aus der Forschung, Toolhersteller und Kunden aus der Zulieferindustrie zur gemeinsamen Diskussion ein.

Programm

14:00 Uhr: Eröffnung der Fachtagung, Thomas Meißner, Leiter Geschäftsbereich Verkehr und Mobilität TSB Innovationsagentur Berlin GmbH

14:15 Uhr: KEYNOTE, Static Analysis for Verifying Safety Properties,
Prof. Dr. Dr. h.c. Dr. h.c. Reinhard Wilhelm, Universität des Saarlandes

15:00 Uhr: Vorstellung der Ergebnisse aus dem Projekt VirtuOS, Dr. Matthias Gerlach, Projektleiter VirtuOS OpenSynergy GmbH

15:20 Uhr: Vorstellung der Demonstratoren

15:40 Uhr: Pause mit Besichtigung der Demonstratoren

16:00 Uhr: Safety and Security using Microkernel Technology, Dr. Matthias Gerlach, Projektleiter VirtuOS OpenSynergy GmbH

16:20 Uhr: Modellbasierte Konstruktion und Validierung von Statischen
Schedules in Sicherheitskritischen Systemen, Robert Hilbrich, Forschungsleiter Embedded Multi-Core Fraunhofer FIRST

16:40 Uhr: Sicherheit durch modulare Programmverifikation, Marcus Mews, wissenschaftlicher Mitarbeiter im Fachgebiet Softwaretechnik, TU-Berlin

17:00 Uhr: Wrap-up

17:30 Uhr Verabschiedung

Anschließend informelles Get-together

Veranstaltungsort

Wissenschafts- und Technologiepark Adlershof
Fraunhofer-Institut für Rechnerarchitektur und Softwaretechnik FIRST
Kekuléstraße 7
Raum D06
12489 Berlin

Anmeldung

Der Besuch der Veranstaltung ist kostenfrei. Es wird um eine vorherige Anmeldung gebeten.

 

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Workshop: Multicore in sicherheitskritischen Echtzeitsystemen

Montag, 21. November 2011 10:09

In diesem Jahr hat uns sogar Heise in den Newsletter aufgenommen:

Multi-Core in sicherheitskritischen- und Echtzeitsystemen

Das Fraunhofer-Institut FIRST veranstaltet am 24. November 2011 seine zweite Multi-Core-Veranstaltung mit dem Fokus auf dem Einsatz von Mehrkernprozessoren in sicherheitskritischen- und Echtzeitsystemen. Experten aus Industrie und Wissenschaft sollen in Berlin (Kekuléstr. 7, Adlershof) neue Techniken im Bereich der Multi-Core- und Many-Core-Prozessoren präsentieren und dabei praktische Ansätze für deren Einsatz aufzeigen. Die Teilnehmer erhalten einen Überblick über Trends und Lösungen und können sich über die aktuelle Forschung bei Fraunhofer FIRST informieren.

Es sind nur noch wenige Tage bis zum Workshop. Wer sich für das Thema interessiert, dem kann ich als Tagungsleiter nur versichern, dass sich die investierte Zeit auch wirklich lohnt.

Programmheft: [PDF]

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“Correctness by Construction” für die Konsolidierung auf Multicore Prozessoren

Mittwoch, 5. Oktober 2011 14:28

In meiner Promotion entwickele ich einen methodischen Ansatz weiter, der sich bereits mehrfach in der Entwicklung sicherheitskritischer Systeme bewährt hat. Er verbirgt sich hinter dem Motto “Correctness by Construction” und versucht eine schrittweise Formalisierung des Entwicklungsprozesse zu erreichen, um damit automatisierte Verifikationen zu ermöglichen, so dass die Fehlerraten um Größenordnungen gesenkt werden.

Währten dieser Ansatz bisher im Bereich der Software-Entwicklung eingesetzt wurde, arbeite ich an einer Erweiterung auf die Integration von sicherheitskritischen Anwendungen auf einem Multicore oder Manycore Prozessor. Die Grundidee bleibt dabei natürlich erhalten: das korrekte Verhalten kann anhand der Entwicklungsschritte nachgewiesen werden und muss nicht umständlich die Analysen des Verhalten gezeigt werden.

Ich glaube nicht, dass man mit vollständiger Formalisierung des Entwicklungsprozesses die Anforderungen heutiger Systeme bändigen kann. Dafür sind die Entwicklungszyklen zu kurz und die Anforderungskataloge zu kurz. Dennoch bin ich davon überzeugt, dass gerade die Komplexität von Mehrkernprozessoren zu einer verstärkten Akzeptanz von punktuell eingesetzten, formalen Methoden führen wird. Diese müssen dann natürlich auch durch den Fachexperten nutzbar gestaltet sein. Kann man denn eine formale Spezifikation in Z für eine kritische ECU von einem Automotive-Entwickler erwarten? Ich denke nicht.

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Virtualisierung bei sicherheitskritischen, eingebetteten Geräten

Sonntag, 2. Oktober 2011 21:22

Am Dienstag, 4. Oktober 2011 gibt es im Rahmen der Jahrestagung der Gesellschaft für Informatik einen Workshop zum Thema “Virtualisierung – gestern, heute und morgen”. Ich habe als einer von fünf Referenten die Ehre, einen Perspektivenwechsel vorzunehmen. In meinem Beitrag beschreibe ich die Anforderungen an die Virtualisierung als Technologie für die Entwicklung sicherheitskritischer, eingebetteter Systeme. Dazu zählen zum Beispiel die Steuerrechner im Flugzeug, aber auch die Kontroll- und Regelsysteme in einem Atomkraftwerk.

Hier die Kurzfassung meines Beitrages im Tagungsband:

Virtualisierung ist nicht nur ein aktuelles Thema für Rechenzentren und deren Server. Auch bei sicherheitskritischen, eingebetteten Systemen werden Virtualisierungstechnologien eingesetzt. Dieser Trend ist auch das Ergebnis einer zunehmenden Verwendung von Mehrkern Prozessoren zur Erhöhung der Funktionsdichte und zur weiteren Senkung der Kosten. Diese Arbeit beschreibt die Verwendung von Virtualisierung im Engineering-Konflikt zwischen dem Streben nach gleichzeitiger Isolation und Integration eines Gesamtsystems.

Dies führt zu einer Spezialisierung des Begriffs Virtualisierung, um den Anforderungen sicherheitsgerichteter, eingebetteter Systeme stärker Rechnung zu tragen. Anhand eines aktuellen Fallbeispiels aus dem Automotive-Kontext werden diese neuen Anforderungen in einem konkreten Anwendungskontext illustriert und diskutiert. Als Ausblick auf zukünftige Herausforderungen werden abschließend die zukünftigen Entwicklungen bei Manycore Architekturen vorgestellt und die wesentlichen Potentiale und Auswirkungen für das Systemdesign herausgearbeitet.

Über eine interessante Diskussion und anregendes Feedback aus der Virtualisierungscommunity würde ich mich freuen…

Download: [PDF]

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Workshop: Multicore-Prozessoren in Echtzeitsystemen

Montag, 19. September 2011 16:42

Auch in diesem Jahr veranstalten wir wieder einen Workshop im Themenbereich Multicore und Embedded Systems. In diesem Jahr steht der Workshop unter dem Thema: “Multicore-Prozessoren in Echtzeitsystemen”.

Aus der Ankündigung:

Multicore-Prozessoren sind heute bereits Standard in Desktop- und Serverrechner. Dennoch stehen die Entwickler bei der Integration dieser Prozessoren in den Entwicklungsprozess von sicherheitskritischen, eingebetteten Systemen immer noch am Anfang. Denn die Herausforderungen sind groß: Für solche Systeme müssen nicht nur parallele Softwarearchitekturen entwickelt sondern auch die Qualitätssicherung und Zertifizierung muss im Auge behalten werden.

Um sichere Systeme zu bauen und die höhere Leistungsfähigkeit zu nutzen, sind Technologien nötig, die die Neuigkeiten in der Architektur bewältigen und unter allen Umständen ein korrektes Verhalten garantieren können. Fraunhofer FIRST hat langjährige Erfahrung mit Parallelrechnern und der Qualitätssicherung von eingebetteten Systemen, und nutzt state-of-the-art Multicore-Prozessoren in aktuellen Projekten.

Weitere Informationen gibt es unter: http://www.first.fraunhofer.de/aktuell/multicoreworkshop_2011/

Thema: Multicore, Vorträge | Kommentare (0) | Autor:

Embedded Multi-Core Workshop

Mittwoch, 17. November 2010 16:26

Am 10. November trafen sich im Fraunhofer-Institut FIRST Vertreter aus Industrie und Wissenschaft um sich bei meinem Workshop „Multi-Core – die Zukunft für eingebettete Systeme“ über die neuesten Entwicklungen auf diesem Gebiet zu informieren. Unter den 30 Teilnehmern fanden sich Vertreter von Unternehmen wie Wind River, Robert Bosch oder EADS Astrium. Die Teilnehmerzahl bestätigte die bisherige Wahrnehmung meiner Arbeitsgruppe, dass es sich beim Thema Multi-Core um ein Zukunftsthema für die Industrie handelt.

Der Workshop war so konzipiert, dass sich in den Vorträgen die Erfahrungsberichte von Vertretern von Industrieunternehmen mit den Erkenntnissen von FIRST-Wissenschaftlern abwechselten und so ein Überblick über die Thematik entstehen konnte. Besonderes Interesse entstand bei der Vorstellung unseres Scheduling-Tools „PRECISION PRO“ und beim Überblick wie sich Multi-Core-Prozessoren in sicherheitskritischen Anwendungen einsetzen lassen.

Im Anschluss an den Workshop fand die Besichtigung unseres neuen Multi-Core Labors statt. Die Teilnehmer konnten sich bei einer Führung über die verschiedenen Forschungsarbeiten informieren, an denen im Labor gearbeitet wird, und zu den einzelnen Präsentationen Fragen stellen.

Thema: Forschung & Promotion, Multicore, Vorträge | Kommentare (0) | Autor:

Und noch eine Pressemitteilung …

Dienstag, 14. September 2010 15:55

… über eines meiner aktuellen Projekte aus dem Bereich “Multi-Core in sicherheitskritischen Umgebungen“:

VirtuOS macht Software
funktions- und angriffssicher

OpenSynergy, die TU Berlin und die Fraunhofer Gesellschaft arbeiten gemeinsam am Forschungsprojekt „VirtuOS“ (Virtuelle Architekturen in Automotiven Softwaresystemen), das mit EU-Mitteln für Regionalentwicklung (EFRE) und Geldern aus dem Zukunftsfond Berlin gefördert wird.
[...]

Gemeinsam entwickeln die Experten aus Wissenschaft und Wirtschaft Prozesse, Werkzeuge und Methoden, damit die Softwarefunktionen im Auto diesem Qualitätsanspruch voll genügen können.
[...]
Die Ergebnisse der Forschungs- und Entwicklungsarbeit werden zunächst dazu beitragen, Sicherheitsanforderungen an moderne, automotive Software zu definieren. Weiter werden die Projektpartner Methoden erarbeiten und Regeln formulieren, nach denen sichere Systeme entwickelt werden können. Dabei wird vor allem das Zusammenspiel der einzelnen sicheren Software-Komponenten in einer sicheren Architektur definiert.

Mehr dazu gibt es hier oder hier.

Thema: Forschung & Promotion, Multicore, Publikationen | Kommentare (0) | Autor: