PDF Basket
Wraz z ciągłym rozwojem technologii w przemyśle lotniczym i kosmicznym konieczny jest analogiczny rozwój technologii obliczeniowych. W nowych pojazdach stosuje się coraz bardziej złożone algorytmy oprogramowania, w tym sztuczną inteligencję, dzięki której działają samochody autonomiczne. Również technologie zabezpieczające są wspomagane komputerowo.
Takie oprogramowanie musi być w stanie przetwarzać duże ilości danych ze środowiska i reagować na nie w ciągu zaledwie milisekund. Taki poziom zaawansowania możliwy jest wyłącznie dzięki zastosowaniu procesorów wielordzeniowych, urządzeń wykonanych z kilku jednostek przetwarzania umieszczonych na jednym obwodzie.
Skuteczność i bezpieczeństwo oprogramowania wykorzystującego procesory wielordzeniowe wymagają przetestowania i certyfikacji czasu działania takich procesorów. Jak dotąd nie istniały komercyjne narzędzia na tyle zaawansowane, by sprostać temu zadaniu, a przy tym spełniające wszystkie wymowy organów regulacyjnych.
„Brak skonsolidowanej strategii analizy czasu działania procesorów wielordzeniowych jest jedną z głównych przeszkód na drodze do stosowania zaawansowanych funkcji oprogramowania w tych kluczowych sektorach”, opowiada Francisco Cazorla, dyrektor grupy CAOS w Centrum Superkomputerowym w Barcelonie (BSC), koordynator projektu MASTECS.
Zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu MASTECS stworzył pierwszą na świecie gotową do certyfikacji analizę czasu działania procesorów wielordzeniowych (ang. multicore timing analysis, MTA) oraz usługę zdolną do poradzenia sobie ze złożonymi parametrami tych procesorów. Głównym celem projektu było wprowadzenie na rynek komercyjnego produktu, a także zapewnienie usług z zakresu doradztwa i wiedzy fachowej sektorowi oprogramowania.
Ulepszając opracowaną technologię do poziomu umożliwiającego jej komercyjną sprzedaż, zespół z powodzeniem zrealizował swoje główne cele.
„Już na etapie projektu proponowana technologia MTA cieszyła się ogromnym zainteresowaniem podmiotów komercyjnych, co zaowocowało sprawną realizacją projektów komercyjnych oraz utworzeniem spółki typu spin-off przy BSC”, dodaje Cazorla.
Nowa strategia MTA pomoże wesprzeć nową erę pojazdów autonomicznych; może również przyczynić się do tego, by nowa generacja pojazdów była bardziej przyjazna dla środowiska.
„Umożliwienie certyfikacji oprogramowania wykorzystującego procesory wielordzeniowe jest kluczowe dla zwiększenia przewagi konkurencyjnej produktów, co może nawet skutkować ograniczeniem liczby ofiar śmiertelnych na drogach, bezpieczniejszym i tańszym podróżowaniem samolotem oraz zmniejszeniem poziomów emisji CO2 z samolotów i samochodów”, zauważa Cazorla.
Wykorzystanie poprzedniej technologii
Aby opracować nową strategię certyfikacji MTA, twórcy projektu MASTECS rozwinęli dwie istniejące już technologie oprogramowania.
Rapita Systems, brytyjska firma zajmująca się oprogramowaniem i jeden z czterech partnerów projektu, zaktualizowała swoją infrastrukturę Rapita Verification Suite (RVS), wprowadzając do niej opcje wykorzystania zaawansowanych przyrządów i dodatkowe funkcje testowania kodu, a także usprawniając przetwarzanie, analizę i wyświetlanie danych.
BSC skonsolidowało swoją technologię mikrostanowisk testowych dla oprogramowania działającego na procesorach wielordzeniowych, obejmującą trzy kluczowe elementy. Pierwszy z nich to mikrostanowiska testowe, czyli niewielkie fragmenty kodu, które stale tworzą dostęp do określonych fragmentów sprzętu. Drugi kluczowy element to „Model rywalizacji zadań”, oprogramowanie podające na wczesnym etapie szacunkowy czas wykonania zadania przez program funkcjonujący na procesorze wielordzeniowym. Trzecim elementem jest „Generator aplikacji zastępczej”, który tworzy syntetyczne programy imitujące wykorzystanie zasobów wielordzeniowych przez aplikacje.
Testowanie testu
Opracowanie nowego oprogramowania było jednym z etapów projektu MASTECS. Następnie zespół musiał zweryfikować nowo opracowaną technologię. Udało mu się wykonać to zadanie w dwóch testach przeprowadzonych w przemyśle motoryzacyjnym oraz lotniczym i kosmicznym. Testy przeprowadzili partnerzy projektu, odpowiednio Marelli Europe oraz Collins Aerospace Ireland.
Z uwagi na pomyślne wyniki testów zmieniono poziom gotowości technologicznej rozwiązania MTA z TRL 6 na TRL 8, co oznacza, że dowiedziono jego skuteczności w realistycznych warunkach i jest już gotowe do wprowadzenia na rynek komercyjny.
W szczególności zespół projektu usprawnił automatyzację narzędzia, dzięki czemu lepiej sprawdzi się ono w zastosowaniach przemysłowych. Naukowcy dostosowali oprogramowanie, uwzględniając wymogi kwalifikacyjne i certyfikacyjne docelowych sektorów, by mieć pewność, że ich produkt można będzie sprawnie wdrożyć i powszechnie stosować.
W ciągu 24 miesięcy realizacji projektu MASTECS zespół z powodzeniem wprowadził pięć produktów komercyjnych na rynek i utworzył spółkę spin-off.
„Już lata temu zaczęliśmy prace nad głównymi koncepcjami analizy czasu działania procesorów wielordzeniowych” wyjaśnia Cazorla. „Od tego czasu dopracowaliśmy nasze rozwiązanie, wprowadzając je na poziom TRL 8 i oferując rynkowi w pełni gotowy produkt”.