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Mehr Sicherheit für eingebettete Systeme

Forschungsprojekt Xandar

Mehr Sicherheit für eingebettete Systeme

Software und Hardware für vernetzte eingebettete Systeme müssen höchste Anforderungen an Sicherheit, Echtzeitfähigkeit, Energie- und Ressourceneffizienz erfüllen. In dem am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) koordinierten Projekt Xandar erarbeiten acht Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft eine komplette Werkzeugkette (Toolchain) zur Softwareentwicklung und Hardware-Software-Integration für komplexe Anwendungen auf zukünftigen Prozessorplattformen.

 

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Bild: Xandar

Die meisten Computer sind als eingebettete Systeme in vielen verschiedenen Anwendungen verbaut, von Automobilen über Industriemaschinen und medizinische Apparaturen bis hin zu Haushaltsgeräten. Bei miteinander vernetzten eingebetteten Systemen für komplexe Anwendungen hängt die künftige Entwicklung stark von künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen ab. Die Software muss nicht nur spezielle Funktionen erfüllen, sondern auch sogenannten nichtfunktionalen Anforderungen entsprechen, wie Sicherheit, Datenschutz, Zuverlässigkeit, Genauigkeit, Echtzeitfähigkeit, Energie- und Ressourceneffizienz.

Eine Toolchain für Softwareentwicklung

„Die für die nichtfunktionalen Anforderungen relevanten Parameter müssen im Softwareentwicklungsprozess frühzeitig bestimmt und in der weiteren Systementwicklung konsequent implementiert werden“, erklärt Professor Jürgen Becker, Sprecher der Institutsleitung am Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV) des KIT. Der Ingenieurwissenschaftler koordiniert das EU-Projekt Xandar (X-by-Construction Design framework for Engineering Autonomous & Distributed Real-time Embedded Software Systems). Darin erarbeitet ein Forschungsteam eine komplette Toolchain zur Softwareentwicklung für vernetzte eingebettete Systeme, die auf hochparallelen Hardware-Software-Plattformen mit Vielkernprozessoren basieren, beispielsweise für sicherheitskritische Anwendungen im Straßenverkehr und in der Luftfahrt.

X-by-Construction

Xandar schlägt dazu den Ansatz ‘X-by-Construction‘ vor. Dabei handelt es sich um einen schrittweisen Verfeinerungsprozess von der Spezifikation bis zum Code, der nicht nur die korrekte Funktion, sondern auch nichtfunktionale Anforderungen einbezieht. „Wir stellen Programmierern und Systementwicklern eine standardisierte Werkzeugkette zur Verfügung, mit der sie eine automatisierte Hardware-Software-Systemintegration nach allen relevanten Kriterien auch und besonders in einem frühen Stadium des Entwurfsprozesses steuern können. Mit X-by-Construction etablieren wir eine neue integrierte Methode, welche die Qualität deutlich verbessert, Risiken verringert und Kosten senkt“, erläutert Becker, der am ITIV den Forschungsbereich Eingebettete elektronische Systeme leitet.

Am dem von der EU-Komission geförderten Projekt sind neben dem KIT acht Universitäten, Forschungseinrichtungen und Unternehmen aus ganz Europa beteiligt: Die Universität der Peloponnes, AVN Innovative Technology Solutions Limited, die Queen’s University Belfast, Vector Informatik GmbH, fentISS, BMW und das Deutsche Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR).