Real-Time Hypervisor senkt Systemkosten in Embedded-Anwendungen Virtualisierung von Echtzeit-Betriebssystemen

Beim Betrieb mehrerer gleichartiger oder verschiedener Echtzeit-Betriebssysteme auf einer gemeinsamen Hardware kommt es zu Konflikten, da jedes Echtzeit-Betriebssystem direkten Zugriff auf die Hardware benötigt. Ein geeigneter Real-Time Hypervisor, der die Hardware zuteilt, und moderne Multi-Core-Prozessoren können die Konflikte lösen.

Real-Time Hypervisor senkt Systemkosten in Embedded-Anwendungen

Beim Betrieb mehrerer gleichartiger oder verschiedener Echtzeit-Betriebssysteme auf einer gemeinsamen Hardware kommt es zu Konflikten, da jedes Echtzeit-Betriebssystem direkten Zugriff auf die Hardware benötigt. Ein geeigneter Real-Time Hypervisor, der die Hardware zuteilt, und moderne Multi-Core-Prozessoren können die Konflikte lösen.

Noch vor wenigen Jahren fand man selten x86-Mikroprozessoren in Embedded-Designs. Die x86-Prozessorarchitektur war für die meisten Anwendungen überdimensioniert, auf Grund der hohen Verlustleistung nicht einsetzbar und auch wirtschaftlich oft nicht zu rechtfertigen. Heute gibt es eine große Zahl von Geräten auf Basis der x86-Archtitektur. Grund dafür ist der auch in der Automatisierungs-, Medizin- oder Messtechnik wachsende Bedarf an Rechenleistung, der durch Anforderungen an Bedienung, Visualisierung und Datenverarbeitung entsteht. Somit ist der Trend zu immer schnelleren und leistungsfähigeren CPUs nun auch im Embedded-Markt nicht aufzuhalten. Im IT-Sektor hat sich der Einsatz von Dual-Core- oder sogar Quad-Core-Prozessoren bereits durchgesetzt. Ebenso steigen immer mehr Steuerungshersteller auf derartige Architekturen um, was nicht zuletzt an den stark gesunkenen Preisen sowie der geringeren Verlustleistung liegt. Ein weiterer, wichtiger Aspekt ist die mittlerweile langfristige Verfügbarkeit von Dual-Core-Prozessoren für den Embedded-Markt – wie der Embedded Road Map von Intel zu entnehmen ist.

Bild 3 zeigt eine mögliche Netzwerkkonfiguration, mit der ein Betriebssystem über eine ihm physikalisch zugewiesene Netzwerkkarte Real-Time-Ethernet-Anwendungen betreibt. Ein weiteres Betriebssystem ermöglicht über Bridging den Zugriff für alle Teilnehmer des virtuellen Netzwerks auf das LAN/WAN.

Der RTS Hypervisor macht den Betrieb gleicher und unterschiedlicher Betriebssysteme in allen Varianten möglich. So können z.B. mehrere parallele Instanzen des gleichen Echtzeit-Betriebssystems gestartet werden, auch wenn das entsprechende Betriebssystem noch aus einer Zeit stammt, in der nur Single-Core-Hardware unterstützt wurde. Solch ein Design kann aus mehreren Gründen erwünscht sein: Die Komplexität in der Entwicklung von Embedded-Applikationen wächst stetig. Die Verteilung der Anwendung auf handhabbare, unabhängige Software-Module erhöht die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems. Weiterhin ermöglicht dies Update oder Austausch von einzelnen Software-Komponenten, ohne andere dadurch zu beeinflussen. Beispielsweise hat dann eine Änderung an der Benutzerschnittstelle keinen Einfluss auf kritische Steuerungsaufgaben.