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Christian Bradatsch

• Heutzutage sind eingebettete Echtzeitsysteme allgegenwärtig, beispielsweise im Automobilsektor, in der Luftfahrt, in industriellen Kontrollsystemen oder in der Heimautomatisierung. Infolge des kontinuierlich steigenden Anspruchs an die Funktionalität, nimmt die Komplexität von Software weiterhin zu. Diese Entwicklung stellt immer höhere Anforderungen an die Rechenleistung eingebetteter Systeme. Nach der Leistungssteigerung durch Multicore-Prozessoren im Desktop- und Serverbereich haben Multicore- Systeme mittlerweile Einzug in die Domäne von eingebetteten Systemen gehalten. Allerdings besitzen eingebettete Systeme zumeist zusätzliche Anforderungen aufgrund ihrer Arbeitsumgebung und des Einsatzzwecks, u. a. Bedingungen an das Zeitverhalten von Softwareanwendungen. Die vorliegende Arbeit hat zum Ziel, eine Entwicklungsplattform bereitzustellen, die eine Evaluierung von Techniken bezüglich der Kommunikation in eingebetteten Multicore-Systemen unter Berücksichtigung vonHeutzutage sind eingebettete Echtzeitsysteme allgegenwärtig, beispielsweise im Automobilsektor, in der Luftfahrt, in industriellen Kontrollsystemen oder in der Heimautomatisierung. Infolge des kontinuierlich steigenden Anspruchs an die Funktionalität, nimmt die Komplexität von Software weiterhin zu. Diese Entwicklung stellt immer höhere Anforderungen an die Rechenleistung eingebetteter Systeme. Nach der Leistungssteigerung durch Multicore-Prozessoren im Desktop- und Serverbereich haben Multicore- Systeme mittlerweile Einzug in die Domäne von eingebetteten Systemen gehalten. Allerdings besitzen eingebettete Systeme zumeist zusätzliche Anforderungen aufgrund ihrer Arbeitsumgebung und des Einsatzzwecks, u. a. Bedingungen an das Zeitverhalten von Softwareanwendungen. Die vorliegende Arbeit hat zum Ziel, eine Entwicklungsplattform bereitzustellen, die eine Evaluierung von Techniken bezüglich der Kommunikation in eingebetteten Multicore-Systemen unter Berücksichtigung von Echtzeitanforderungen ermöglicht. Hierfür wurden eine mehrschichtige Softwarearchitektur und eine Kernel-Bibliothek entworfen, die im Rahmen des parMERASA Projekts exemplarisch im Automobilsektor, Luftfahrtbereich und in der Baumaschinenbranche eingesetzt wurde. Dabei wurde großes Augenmerk auf die Kommunikations- und Synchronisationsmechanismen gelegt, die eine obere Zeitschranke für Analysen der Programmausführungszeit erlauben. Zudem wurden Betriebssystemdienste, die zwischen Kernen in Multicore-Prozessoren vermitteln und speziell im Automobilbereich vorkommen, anhand zweier grundlegend verschiedener Techniken umgesetzt. Da diese Dienste zur Kommunikation und Synchronisation zwischen Prozessorkernen benötigt werden, lassen sich auf diese Weise Vor- und Nachteile beider Methoden im Bezug auf den Kommunikationsmehraufwand beurteilen. Darüber hinaus werden verschiedene Echtzeitprogrammiermodelle kurz angerissen und im Besonderen auf die Vor- und Nachteile des Logical Execution Time (LET) Modells eingegangen. Ein Nachteil dabei ist, dass die Aktualität der Daten zwischen kommunizierenden Programmteilen merklich niedriger ist als bei anderen Modellen. Das letzte Hauptkapitel dieser Arbeit befasst sich indirekt mit der Erhaltung des Datenflusses bei der Portierung von Industrieanwendungen von Singlecore- auf Multicore-Systeme unter Verwendung des LET Modells. Im Speziellen wird eine Methode vorgestellt, die den Nachteil des hohen Datenalters mindert.…