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Forschungs- und Entwicklungsarbeiten

 

Die Realisierung sogenannter eingebetteter Systeme („embedded systems“), wie sie beispielsweise im Automotive-Bereich Verwendung finden, soll in verschiedenen (Abstraktions-)Schichten durchgeführt werden.

Die abstrakteste Schicht beschreibt dabei das Gesamtsystem aus der Sicht der Anforderungsausarbeitung („requirements engineering“). Davon ausgehend wird in mehreren Zwischenschritten eine Verfeinerung vorgenommen. Diese mündet letztendlich in der tatsächlichen Realisierung, also der letzten Schicht, die die Implementierung auf einem vorgegebenen Prozessor behandelt und somit harte Echtzeitanalysen erlaubt.

Ursprünglich wurde in industriellen Anwendungen häufig von nur zwei Schichten ausgegangen – einerseits der Anforderungsausarbeitung und daraus resultierenden Pflichtenheften, andererseits der direkt daraus erstellten Implementierung. Eine Verbindung zwischen diesen beiden Schichten ergab sich dabei im allgemeinen nur durch Testverfahren, die eine Validierung des Endproduktes gegenüber den Anfangsanforderungen erlaubten.

Selbst dann, wenn weitere Zwischenschichten der Abstraktion und Modellierung eingebunden wurden, waren sie seinerzeit nur unvollkommen oder gar nicht miteinander verbunden.

Eines der Ziele der SuReal-Projektes war deshalb die Schaffung einer durchgängigen Methodologie, die einerseits die formale Modellierung, Verifikation und Analyse innerhalb der einzelnen Schichten unterstützt bzw. durchführt und andererseits die Verbindung der Schichten untereinander – im Sinne einer logischen Verfeinerung – formal beschreiben läßt.

abstrakte Schicht
Verfeinerung
modellnahe Schichten
Verfeinerung
prozessornahe Schichten
Verfeinerung
Prozessorschicht
Realzeit-UML
(TU Dresden)
Hybride Automaten, VSE
(DFKI)
SymTA/S
(IDA, Symtavision)
Spezifikationswerkzeuge
Ameos mit ACD
(ScopeSET)
Realzeit-Java
Datenflußanalyse
(aicas)
Laufzeit- und Stackanalyse
aiT, StackAnalyzer
(AbsInt, TU München)

Der Gesamtansatz war Basis eines Entwicklungsprozesses, dessen grundsätzliche Strukturen in Arbeitspaket 1 identifiziert wurden. Dieser Entwicklungsprozeß verknüpft Korrektheit durch Konstruktion und formale Verifikation derart, daß frühzeitige Planbarkeit des Ressourcenbedarfs, effiziente Ressourcenausnutzung und zielgerichtete Entwicklung im Hinblick auf einen Sicherheitsnachweis mit formalen und semiformalen Methoden erreicht werden.

Korrektheit durch Konstruktion bedeutet dabei, Entwicklungsentscheidungen an den vorgegebenen Lösungsraumgrenzen auszurichten, bzw. deren Auswirkungen mithilfe von Kompromißanalysen zu bewerten. Eine Evaluation des im Arbeitspaket 1 definierten und in den Arbeitspaketen 2 bis 8 umgesetzten Entwurfsprozesses fand im Arbeitspaket 9 statt.

Im Folgenden werden die einzelnen Schichtenarten aus der obigen Abbildung beschrieben, zusammen mit den Modellierungs-, Verifikations- und Analysewerkzeugen, die in diesen Schichten Verwendung finden.

AbsInt
Angewandte Informatik GmbHDeutsches Forschungszentrum
für Künstliche Intelligenz GmbHTechnische Universität DresdenInstitut für Datentechnik
und Kommunikationsnetze
an der TU BraunschweigScopeSet Technology Deutschland GmbHaicas GmbHTechnische Universität MünchenSymtavision Stand: 02/2008
Siegel des Bundesministeriums
für Bildung und Forschung