english  | Home | Impressum | KIT

Projekt ARAMiS

 

 

ARAMiS steht für Automotive, Railway and Avionics Multicore Systems (http://www.projekt-aramis.de/)

ARAMiS hat zum Ziel, durch den Einsatz von Multicore-Technologie in den Mobilitätsdomänen Automobil, Avionik und Bahn die technologische Basis zur weiteren Erhöhung von Sicherheit, Verkehrseffizienz und Komfort zu schaffen. Die nach der Durchführung dieses Projekts gewonnenen Erkenntnisse bilden zudem das unabdingbare Fundament für die erfolgreiche Vernetzung von Embedded Systems zu Cyber Physical Systems (CPS). Vor diesem Hintergrund wird das Projekt einen wichtigen Beitrag zum Erhalt und zur Stärkung der weltweiten Wettbewerbsfähigkeit deutscher Unternehmen der Domänen Automobil, Avionik und Bahn leisten.

 

 

 

 

Technologien

Ausgangslage: Singlecore-Technologie


In der Fahrzeugindustrie, in der Avionik und bei der Bahn werden neue Funktionen zur Realisierung von mehr Sicherheit, Komfort, zur Erhöhung der Verkehrseffizienz und Energieeinsparung über elektronische Steuergeräte realisiert. Zentraler Bestandteil der Steuergeräte sind Mikrocontroller, in denen ein einzelner Prozessorkern (Singlecore-Prozessor) die Softwarealgorithmen ausführt. Der in der Vergangenheit verfolgte Ansatz zur Integration neuer Funktionen war ein zusätzliches Steuergerät vorzusehen. Dieser Ansatz ist bedingt durch Bauraum und Kosten an seine Grenzen der Skalierbarkeit gestoßen. Dies bedeutet, dass zukünftige Steuergeräte mehr Funktionen gleichzeitig ausführen müssen. Darüber hinaus benötigen fortschrittliche Funktionen durch zumeist aufwendige Signalverarbeitung oder zunehmende Vernetzung mit anderen Funktionen und Steuergeräten eine hohe Rechenperformanz.

Die bisher in Steuergeräten verwendete Singlecore-Technologie stößt hier an ihre Leistungsgrenze: Eine weitere Erhöhung der Performanz durch steigende Taktraten ist insbesondere aufgrund der Verlustleistungsdichte und der damit verbundenen Problematik der Wärmeabfuhr nicht möglich. Die durch die Singlecore- Technologie vorgegebenen Grenzen stehen somit letztendlich der Integration fortschrittlicher Funktionen in Fahrzeugen, Flugzeugen und bei der Bahn und damit der weiteren Erhöhung von Sicherheit, Komfort und Verkehrseffizienz entgegen.

Multicore-Technologie als domänenübergreifender Paradigmenwechsel


In klassischen IT Bereichen werden wegen der bekannten Leistungsgrenze von Singlecore-Prozessoren seit einiger Zeit sogenannte Multicore-Prozessoren verwendet. Dort steigt die zur Verfügung stehende Rechenleistung eines Prozessors (CPU) mit der Anzahl der Rechenkerne (Cores). Eine vergleichbare Entwicklung ist vermehrt auch bei Embedded Systems zu beobachten, die einen Anteil von über 90% aller weltweit eingesetzten Prozessoren ausmachen. Abbildung 1 ist zu entnehmen, dass der relative Anteil der in den Mobilitätsdomänen Automobil, Avionik und Bahn eingesetzten Bausteine lediglich unter 10% beträgt. Daher orientieren sich Entwicklung- und Herstellung von Multicore-Hardwarebausteinen eher an den volumenstarken Märkten Consumer, Entertainment und Communications. In diesen Domänen ist der Paradigmenwechsel von Single- zu Multicores in Teilen bereits erfolgreich vollzogen.

 

Veröffentlichungen (mit ITIV-Beteiligung)



Aktuelle Veröffentlichungen


Journals & Bücher
  • O. Sander, F. Bapp, T. Sandmann, L. Dieudonne, J. Becker
    The promised future of multi-core processors in avionics systems
    In CEAS Aeronautical Journal, 2016

Konferenz- & Workshop-Beiträge
  • D. V. Vu, T. Sandmann, S. Baehr, O. Sander, J. Becker
    Virtualization Support for FPGA-based Coprocessors Connected via PCI Express to an Intel Multicore Platform
    In Parallel and Distributed Processing Symposium Workshops & PhD Forum (IPDPSW), 2014 IEEE 28th International, 2014

  • O. Sander, T. Sandmann, D. V. Vu, S. Baehr, F. Bapp, J. Becker, H. U. Michel, D. Kaule, D. Adam, E. Lubbers, J. Hairbucher, A. Richter, C. Herber, A. Herkersdorf
    Hardware virtualization support for shared resources in mixed-criticality multicore systems
    In Design, Automation and Test in Europe Conference and Exhibition (DATE), 2014, S. 1-6, 2014

  • O. Sander, F. Bapp, T. Sandmann, D. V. Vu, S. Baehr, J. Becker
    Architectural Measures Against Radiation Effects in Multicore SoC for Safety Critical Applications
    In IEEE 57th Midwest Symposium on Circuits and Systems (MWSCAS 14), 2014

  • D. V. Vu, O. Sander, T. Sandmann, S. Baehr, J. Heidelberger, J. Becker
    Enabling Partial Reconfiguration for Coprocessors in Mixed Criticality Multicore Systems Using PCI Express Single-Root I/O Virtualization
    In 2014 International Conference on Reconfigurable Computing and FPGAs (ReConFig'14), 2014

  • O. Sander, T. Sandmann, S. Baehr, D. V. Vu, E. Lubbers, J. Becker
    A Flexible Interface Architecture for Reconfigurable Coprocessors in Embedded Multicore Systems using PCIe Single-Root I/O Virtualization
    In The 2014 International Conference on Field-Programmable Technology (ICFPT 2014), 2014

  • F. Bapp, O. Sander, T. Sandmann, D. V. Vu, S. Baehr, J. Becker
    Adapting Commercial Off-The-Shelf Multicore Processors for Safety-Related Automotive Systems Using Online Monitoring
    In SAE 2015 World Congress and Exhibition, 2015

  • D. V. Vu, O. Sander, T. Sandmann, J. Heidelberger, S. Baehr, J. Becker
    On-Demand Reconfiguration for Coprocessors in Mixed Criticality Multicore Systems
    In 7th International Workshop on Dependable Many-Core Computing (DMCC 2015), 2015

Veröffentlichungen nach Jahren auflisten
Aktuelle 2016 2015 2014