Call for Papers

Multicore Jones: Jäger der verlorenen Performance ( Vortrag )

Referent: Dr.-Ing. René Graf, Siemens AG
Vortragsreihe: Multicore
Zeit: 03. Dezember 08:50-09:35

Zielgruppe

Entwicklung

Themenbereiche

Analyse & Design, Echtzeit/RTOS

Kurzfassung

Der Trend zu Multicore-Prozessoren wird sich in Zukunft auch in embedded Geräten nicht aufhalten lassen. Daher müssen sich System-Architekten mit den Konsequenzen der Portierung einer Single-Core-Anwendung auf eine Multicore-Hardware beschäftigen. Das Hauptproblem in Bezug auf Echtzeitsysteme sind versteckte singuläre Ressourcen wie beispielsweise Bussysteme oder die Verwendung von Prozessoren mit Hyperthreading, da sich deren Kerne intern ebenfalls Ressourcen teilen. Beide Szenarien (Bussystem und Hyperthreading) werden anhand eines realen Systems im Detail analysiert und die Probleme ausführlich erläutert. Anschließend wird eine Lösung präsentiert, die die Kontrolle über die versteckten Ressourcen ermöglicht und damit die Verwendung von Multicore- und Hyperthreading-Prozessoren in Systemen mit harten Echtzeitanforderungen ermöglicht. Die Messwerte mit und ohne diese Lösung stellen deren Wirksamkeit eindrucksvoll unter Beweis.

Gliederung

Anhand eines realen Echtzeitsystems wird die Migration von Single-Core auf Multicore erläutert:
- Systembeschreibung mit Single- und Multicore
- Ernüchternde Performance-Messung nach der Migration
- Detaillierte Analyse der Datenflüsse in Software und Hardware
- Applikative Maßnahmen
- Verträglichkeitsprüfung von Hyperthreading und harter Echtzeit
- Probleme mit Hyperthreading auf Instruktionsebene
- Betriebssystem-Lösung zur Nutzung von Hyperthreading für harte Echtzeit
- Aktive Ressourcenkontrolle durch das Betriebssystem
- Zusammenfassung und Fazit

Nutzen und Besonderheiten

Der Teilnehmer erhält wissenswerte und interessante Einblicke in die sonst verborgenen Teile von Multicore-Systemen. Da die meisten Prozessoren auf Datendurchsatz optimiert sind, ist die Einhaltung vorgegebener Latenzen eine echte Herausforderung. Die Analyse zeigt auf, wie verlorengegangene Performance in einem komplexen System gefunden und anschließend durch entsprechende Software-Maßnahmen wieder genutzt werden kann. Dabei kommen sowohl applikative Maßnahmen als auch Eingriffe in das Betriebssystem zum Einsatz.

Über den Referenten

Dr. René Graf war acht Jahre an der Entwicklung verschiedener Generationen der Simatic S7 SPS beteiligt. Als Gruppenleiter bei der Vorfeldentwicklung befasst er sich mit Echtzeit-Betriebssystemen im Automatisierungsumfeld sowie der Entwicklung eingebetteter Systeme im allgemeinen. Seine Gruppe entwickelt ein hart echtzeitfähiges Linux für Automatisierungsgeräte. Im Jahr 2013 wurde Dr. René Graf als "Siemens Erfinder des Jahres" ausgezeichnet.