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PANORAMA

Steigerung der Entwurfseffizienz für heterogene³ Systeme

Das internationale ITEA3 Projekt PANORAMA steigert die Designeffizienz für heterogene Systeme in der Automobil- und Luftfahrtindustrie. Als Open Source Projekt bietet es, insbesondere in der frühen Phase des Designs, eine Umgebung für die Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Hard- und Softwaretechnologien und Teams. Es unterstützt effiziente Designentscheidungen, indem es sich entwickelnde Standards, Tools und Best Practices für den Austausch von nicht-funktionalen und formalen Modellen definiert.

Die Hauptaufgabe des Projekts liegt darin, den Umfang der aktuell existierenden Ansätze auf Systemebene zu erweitern, indem bestehende abstrakte Performance-Metamodelle um Funktionalität für heterogene Hardware und heterogene Funktionsbereiche erweitert werden. Dabei wird das Projekt die Ergebnisse anderer Projekte wie TIMMO, Timmo2USE und ARAMiS I & II berücksichtigen und etablierte Metamodell ausbauen, die Beispielsweise in den Forschungsprojekten AMALTHEA und AMALTHEA4public entwickelt wurden und zu Eclipse APP4MC führten. Auf diese Weise wird das erweiterte Metamodell ein gemeinsamer und offener Standard sein, um die Entwicklung durch verschiedene Parteien in allen Unternehmen zu unterstützen.

PANORAMA wird auch Wege für die Integration und den Übergang zur Projekttechnologie bieten. Bestehende Modellierungsansätze werden berücksichtigt und Transformationen in die bestehenden Metamodelle angeboten. Um eine breite Akzeptanz zu gewährleisten und die Investitionen der Industrie zu rechtfertigen, muss das Metamodell über den gesamten Entwicklungszyklus für viele Anwendungsfälle geeignet sein. Dies führt zu einem Metamodell, das inhärent breit und generisch ist. Darüber hinaus werden bei der Produktentwicklung Leistungsmodelle üblicherweise bereichert und erweitert. Hieraus ergeben sich drei zentrale Anforderungen:

  • Der Ansatz von PANORAMA muss sich gut in bestehende Ökosysteme integrieren lassen.
  • Alle Informationen dürfen nur einmalig und an einem einzigen Ort gespeichert werden.
  • Entwickler müssen angeleitet werden, um spezifische Entwurfsaufgaben mit dem richtigen Abstraktionsgrad des Leistungsmodells effizient angehen zu können.

Infolgedessen wird das Projekt sicherstellen, dass

  • die Koexistenz der Modelle mit etablierten Formen der Informationsspeicherung und Systemspezifikation wie AUTOSAR, AUTOSAR adaptiv, SysML, AADL und EAST-ADL berücksichtigt und die industrielle Praxis überprüft werden.
  • die Koexistenz von sowohl kommerziellen wie auch Open Source Tools die im Design eingesetzt werden ermöglicht und unterstützt wird.
  • Anwendungsfallspezifische Sichten auf die Performance-Modelle bereitgestellt werden, die es dem Entwickler ermöglichen, sich auf bestimmte Designaufgaben zu konzentrieren. Diese Ansichten müssen für den Austausch zwischen den an der Entwicklung beteiligten Parteien geeignet sein.

Zu den von PANORAMA berücksichtigten Anwendungsfälle gehören unter Anderem die Bewertung verschiedener Hardwarearchitekturen für eine bestimmte Software, die Bewertung von Bereitstellungsalternativen in einem System oder die Unterstützung bei der Optimierung von Designentscheidungen auf Systemebene durch Visualisierung von Analyseergebnissen.

Um diese Anwendungsfälle abzudecken werden neben dem zugrunde liegenden Modellierungsansatz auch statische und dynamische Analyseansätze bereitgestellt. Eine Herausforderung liegt hierbei beispielsweise darin, die dynamische Analyse auf der Grundlage von Leistungssimulationen mit flexiblen und offenen Lösungen (wie SystemC) und ihren etablierten und ausgereiften kommerziellen Simulatoren zu kombinieren. Im Rahmen der statischen Analyse sollen unter Anderem Analysemethoden bereitgestellt werden, um die Überprüfung von Systemeigenschaften wie Leistung, Worst-Case Timing und korrekte Ablaufplanung (Scheduling), Energieverbrauch, Pfadabdeckung, Fehlerisolierung und Sicherheit zu ermöglichen.

Als Lehren aus vergangenen verwandten Projekten und der industriellen Praxis werden ferner zwei weitere Aspekte berücksichtigt, die den Weg für die von PANORAMA bereitgestellten Methoden und Werkzeuge ebnen:

  • Proprietäre und nicht anpassungsfähige Lösungen sind in der heterogenen Ära nicht mehr zielführend. Die Flexibilität der Werkzeuge und Methoden ist erforderlich, um mit schnelllebigen Hardwaretrends fertig zu werden. Die Lösungen von PANORAMA werden dementsprechend frei verfügbar und im hohen Maße anpassbar sein, z.B. als Add-ons für Eclipse APP4MC. Die im Rahmen des Projekts angebotenen Lösungen werden durch kommerzielle Tools ergänzt, die die für den industriellen Einsatz erforderliche Reife und den erforderlichen Kontext bieten.
  • Das Metamodell wird von Anfang an von Referenzimplementierungen begleitet die ihre Semantik klar definieren und eine Orientierungshilfe für die Entwickler bieten um Missverständnisse und Fehlinterpretationen weitestgehend zu eliminieren.

Zusammenfassend liegt der Beitrag von PANORAMA in der Bereitstellung einer umfassenden Umgebung für die effektive Integration heterogener Systeme und Werkzeuge die sich insbesondere den frühen Phasen des Entwicklungsprozesses widmet.