@phdthesis{Bregenzer2015, author = {Bregenzer, J{\"u}rgen}, title = {Effizienter Einsatz von Multicore-Architekturen in der Steuerungstechnik}, publisher = {W{\"u}rzburg University Press}, address = {W{\"u}rzburg}, isbn = {978-3-95826-010-8 (Print)}, doi = {10.25972/WUP-978-3-95826-011-5}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-106239}, school = {W{\"u}rzburg University Press}, pages = {185}, year = {2015}, abstract = {Der Einsatz von Multicore-Prozessoren in der industriellen Steuerungstechnik birgt sowohl Chancen als auch Risiken. Die vorliegende Dissertation entwickelt und bewertet aus diesem Grund generische Strategien zur Nutzung dieser Prozessorarchitektur unter Ber{\"u}cksichtigung der spezifischen Rahmenbedingungen und Anforderungen dieser Dom{\"a}ne. Multicore-Prozessoren bieten die Chance zur Konsolidierung derzeit auf dedizierter Hardware ausgef{\"u}hrter heterogener Steuerungssubsysteme unter einer bisher nicht erreichbaren temporalen Isolation. In diesem Kontext definiert die vorliegende Dissertation die spezifischen Anforderungen, die eine integrierte Ausf{\"u}hrung in der Dom{\"a}ne der industriellen Automatisierung erf{\"u}llen muss. Eine Vorbedingung f{\"u}r ein derartiges Szenario stellt allerdings der Einsatz einer geeigneten Konsolidierungsl{\"o}sung dar. Mit einem virtualisierten und einem hybriden Konsolidierungsansatz werden deshalb zwei repr{\"a}sentative L{\"o}sungen f{\"u}r die Dom{\"a}ne eingebetteter Systeme vorgestellt, die schließlich hinsichtlich der zuvor definierten Kriterien evaluiert werden. Da die Taktraten von Prozessoren physikalische Grenzen erreicht haben, werden sich in der Steuerungstechnik signifikante Performanzsteigerungen zuk{\"u}nftig nur durch den Einsatz von Multicore-Prozessoren erzielen lassen. Dies hat zur Vorbedingung, dass die Firmware die Parallelit{\"a}t dieser Prozessorarchitektur in geeigneter Weise zu nutzen vermag. Leider entstehen bei der Parallelisierung eines komplexen Systems wie einer Automatisierungs-Firmware im Allgemeinen signifikante Aufw{\"a}nde. Infolgedessen sollten diesbez{\"u}gliche Entscheidungen nur auf Basis einer objektiven Abw{\"a}gung potentieller Alternativen getroffen werden. Allerdings macht die Systemkomplexit{\"a}t eine Absch{\"a}tzung der durch eine spezifische parallele Firmware-Architektur zu erwartenden Performanz zu einer anspruchsvollen Aufgabe. Dies gilt vor allem, da eine Parallelisierung gefordert wird, die f{\"u}r eine Vielzahl von Lastszenarien in Form gesteuerter Maschinen geeignet ist. Aus diesem Grund spezifiziert die vorliegende Dissertation eine anwendungsorientierte Methode zur Unterst{\"u}tzung von Entwurfsentscheidungen, die bei der Migration einer bestehenden Singlecore-Firmware auf eine homogene Multicore-Architektur zu treffen sind. Dies wird erreicht, indem in automatisierter Weise geeignete Firmware-Modelle auf Basis von dynamischem Profiling der Firmware unter mehreren repr{\"a}sentativen Lastszenarien erstellt werden. Im Anschluss daran werden diese Modelle um das Expertenwissen von Firmware-Entwicklern erweitert, bevor mittels multikriterieller genetischer Algorithmen der Entwurfsraum der Parallelisierungsalternativen exploriert wird. Schließlich kann eine spezifische L{\"o}sung der auf diese Weise hergeleiteten Pareto-Front auf Basis ihrer Bewertungsmetriken zur Implementierung durch einen Entwickler ausgew{\"a}hlt werden. Die vorliegende Arbeit schließt mit einer Fallstudie, welche die zuvor beschriebene Methode auf eine numerische Steuerungs-Firmware anwendet und dabei deren Potential f{\"u}r eine umfassende Unterst{\"u}tzung einer Firmware-Parallelisierung aufzeigt.}, subject = {Mehrkernprozessor}, language = {de} }