L’architettura d’avanguardia affronta gli ostacoli alla sicurezza e alla certificazione nei sistemi embedded
Le basi per questa integrazione sono i meccanismi per il partizionamento temporale e spaziale, che comprendono la combinazione fra virtualizzazione software e segregazione hardware e l'estensione dei meccanismi di partizionamento per far fronte congiuntamente a requisiti importanti quali il tempo, le dotazioni di energia, l'affidabilità e la sicurezza. Supporto all'integrazione di funzioni con criticità diverse su piattaforme condivise Le piattaforme che comprendono chip multi-core in rete saranno richieste anche in molti sistemi a criticità mista. Inoltre, la tecnologia odierna non supporta la produzione di dispositivi elettronici con frequenze di guasto sufficientemente basse da soddisfare i requisiti di affidabilità dei sistemi ultra-affidabili. Per affrontare queste sfide, il progetto DREAMS, finanziato dall'UE, «ha introdotto un'architettura e strumenti di progettazione cross-domain per sistemi complessi in rete che supportano l'esecuzione di sottosistemi di applicazioni con diversi livelli di criticità su chip multi-core in rete», afferma il coordinatore del progetto Prof. Roman Obermaisser. Il progetto era incentrato su tre domini applicativi: avionica, energia eolica e assistenza sanitaria. Stile architettonico per guidare lo sviluppo di sistemi a criticità mista Consolidando ed estendendo i concetti architettonici dei progetti precedenti (ad esempio ACROSS, ARAMIS, GENESYS, RECOMP), DREAMS ha introdotto un nuovo stile di architettura per la virtualizzazione senza soluzione di continuità delle piattaforme embedded in rete. Queste piattaforme vanno dai chip multi-core al livello cluster con supporto a sicurezza e prestazioni in tempo reale, nonché dati, energia e integrità del sistema, definendo un'architettura essenziale con servizi di piattaforma indipendenti dal dominio. Tali servizi possono essere successivamente perfezionati ed estesi per costruire servizi di piattaforma e applicativi più specializzati. I prodotti di DREAMS includono servizi di piattaforma certificabili per la virtualizzazione e la segregazione delle risorse a livello di cluster e chip. Le strategie di adattamento per sistemi a criticità mista affrontano situazioni ambientali imprevedibili, fluttuazioni delle risorse e il verificarsi di guasti, garantendo nel contempo la prevedibilità e la sicurezza. È stata introdotta la gestione integrata delle risorse per sistemi a criticità mista che comprende il monitoraggio, il controllo del tempo di esecuzione e le estensioni di virtualizzazione che riconoscono i vincoli di livello elevato e di sistema, come le scadenze e l'affidabilità end-to-end. I partner del progetto hanno stabilito una metodologia basata su modelli e prototipi di strumenti per la mappatura di applicazioni a criticità mista su piattaforme eterogenee in rete, inclusi algoritmi per la pianificazione e l'allocazione, l'analisi delle tempistiche, l'energia e l'affidabilità. Come fondamento per la certificazione modulare, hanno fornito elementi modulari che possono essere combinati in un caso di sicurezza per la certificazione e aumentare le possibilità di riutilizzo delle prove disponibili. Per convalidare l'approccio di DREAMS, i membri del gruppo di ricerca hanno sviluppato dimostratori di avionica, energia eolica e assistenza sanitaria. I dimostratori hanno utilizzato e valutato la piattaforma, gli strumenti e i metodi di certificazione/sviluppo. Infine, DREAMS ha guidato e potenziato la ricerca e la conoscenza della tecnologia in Europa per quanto riguarda i sistemi distribuiti a criticità mista ed embedded. Sono stati istituiti un forum sulla criticità mista e un deposito di codici per informare a proposito di eventi sui sistemi a criticità mista, progetti, risultati di ricerca, elementi tecnologici e link a ulteriori informazioni. Costi e risparmi operativi su tutta la linea Il prof. Obermaisser spiega che la diminuzione del fabbisogno di scorte eccedenti delle risorse hardware ridurrà i costi materiali e di manutenzione. Anche hardware più semplici, una ridotta separazione spaziale (di per sé dispendiosa) dei componenti, meno cablaggio e un numero inferiore di tipi di componenti ridurranno in modo significativo i costi operativi. «Fin dalla progettazione, DREAMS consentirà l'integrazione di sistemi che combinano diversi livelli di criticità a un costo molto inferiore rispetto al composto dei singoli sistemi», conclude. «I risultati porteranno a una significativa riduzione delle attività di sviluppo, del ciclo di vita e della certificazione e consentiranno linee di prodotti a criticità mista.» Verrà pubblicato un libro che riassume gli obiettivi, l'approccio e i risultati di DREAMS. Altri due progetti finanziati dall'UE stanno attualmente ampliando l'architettura DREAMS per l'efficienza energetica e i sistemi di controllo e gestione dei treni.
Parole chiave
DREAMS, sistemi a criticità mista, architettura, chip multi-core, piattaforma condivisa, sistemi embedded
