Softwaretechnische Leistungen im Kernforschungszentrum Karlsruhe

Transkript

1 Softwaretechnische Leistungen im Kernforschungszentrum Karlsruhe Jochen Ludewig, ISTE, Universität Stuttgart Übersicht: Aus- und Vorrede Die Eckpfosten des Vortrags Die Informatik im politischen Umfeld des KfK Fünf Phasen der Softwaretechnik im IDT Promotionen im IDT bis Fazit

2 Aus- und Vorrede The future is dark, the present burdensome. Only the past, dead and finished, bears contemplation. Those who look upon it have survived it; they are its product and its victors. No wonder therefore that men concern themselves with history. G.R. Elton (1967): The practice of history. Sydney University Press, Sydney; zitiert nach Brian Randell, Alles, was nun folgt, ist ohne Absicht gefiltert und eingefärbt durch die Erinnerungen des Vortragenden!

3 Eckpfosten: Softwaretechnik, Leistungen, Kernforschungszentrum Karlsruhe Das Kernforschungszentrum Karlsruhe (KfK) wurde 1956 als Reaktorbau- und Betriebsgesellschaft mbh, später auch Gesellschaft für Kernforschung (GfK) gegründet. Die ursprünglichen Aktivitäten befassten sich mit den ersten Kernreaktoren in Deutschland, zum Beispiel dem Forschungsreaktor 2 (FR2). Mit dem Ausstieg aus der Kernenergie in Deutschland in den Neunzigerjahren richteten sich die Aufgaben vermehrt auf andere Gebiete ( Umbenennung in Forschungszentrum Karlsruhe). 3

4 4

5 Softwaretechnik Das Wort Software kam zu Beginn der Sechzigerjahre auf. Das Wort Softwaretechnik (als halbe Eindeutschung für Software Engineering) entstand in den späten Sechzigerjahren. Brian Randell nennt als früheste Verwendung des Wortes einen Vortrag von J.P. (oder W.J.?) Eckert auf der FJCC Berühmt wurde das Wort Software Engineering als Titel einer von der NATO finanzierten Konferenz in Garmisch, 1968; seitdem gilt F.L. Bauer als der offizielle Geburtshelfer. Auch nach der NATO-Tagung war Software Engineering nicht mehr als ein Schlagwort. Auch durch den negativen Verlauf der Nachfolgekonferenz in Rom 1969 entwickelte sich der damit zu verbindende Begriff erst deutlich später (etwa ab 1973). 5 Fünfzig Jahre Softwaretechnik ist darum eine Art Rückprojektion und damit ein weiter Mantel.

6 Leistungen Was sind Sie von Beruf? Ich bin Künstler. So, was machen Sie denn? Ich produziere Regenschirme. Aber das ist doch keine Kunst! Na, dann machen Sie doch mal einen! 6 Was sind Leistungen in der Softwaretechnik? In den ersten zwei Jahrzehnten der Informatik war es eine große Leistung, eine Software zu schaffen, die ihren Zweck erfüllte. Dann kamen (mit Dijkstra, Perlis, Brooks, Parnas, Boehm und anderen) die Erkenntnisse, Ideen und Konzepte. Und schließlich kamen die umfassenden Ansätze, die Prozesse und die komplexen Werkzeuge und Umgebungen.

7 Die Informatik im politischen Umfeld des KfK Die Gründung des KfK wurde mit dem Ziel betrieben, eine eigenständige deutsche Atomindustrie zu schaffen. (Die Option für eigene Atomwaffen spielte dabei wohl eine Rolle.) Ähnliche Überlegungen hinsichtlich der Informatik führten zwischen 1968 und 1977 zu drei DV-Förderprogrammen. Das KfK war dabei zunächst eher der Rahmen, nicht (primär) der Arbeitsbereich für die Informatiker. Zitat Krüger: Man dachte 1972 an tausend DV-Wissenschaftler im KfK. Nachdem sich (etwa ab 1975) zeigte, dass die Probleme der Kernenergie noch keineswegs gelöst waren, wurde die KfK-Informatik zurück- und in eine Dienstleistungsrolle gedrängt. 7 Schließlich änderte sich mit dem Übergang vom KfK zum FZK (1995) erneut die Zweckbestimmung, das IDT wurde zum IAI (1997).

8 Fünf Phasen der Softwaretechnik im IDT Dieser Vortrag beschränkt sich auf einen Zeitraum von etwa zwanzig Jahren (~ 1962 bis 1982) Anfänge: kleine Gruppe im IAK, MIDAS (Leitung: Krüger) 1967 Vorbereitungsgruppe für Entwicklung und Betrieb zentraler Real-Time-Systeme 1971 Gründung des IDT; Leitung Krüger 1973 Umzug in den Neubau; Eintritt Trauboth, Teilung IDT I und II 1975 JL 1978 Abgang Krüger, Wiedervereinigung des IDT im 1980 Ende der Softwareforschung im engeren Sinne IDT bis 1990 Übergang auf anwendungsorientierte Arbeiten

9 Phase I: Entstehung (1962 bis 1966) MIDAS (Multiple Input Data Aquisition System) zur Erfassung, Reduktion und Auswertung großer Messdatenmengen (Einsatz am FR2) Hardware: CDC 160-A und CDC 8090 (von Seymour Cray entwickelt) mit je 8 K Wörtern (12 bit) und einem gemeinsamen Hauptspeicher von 16 k Wörtern, 15μs/Operation, 6,4 μs Zykluszeit. Gepufferte Kanäle, Mehrstufige Interrupt- Struktur. Plattenspeicher, Magnetbandgeräte, Lochstreifenein- und -ausgabe. Selbst entwickelte Real-Time-Uhr. 9 Software: Speicherresidentes BS (10 K). Backup alle 4 h auf Magnetband. Programmierung??? Zitat Krüger: Es gab einen Assembler, einige Treiber und einen Mini-Fortran-Compiler (4k-Fortran genannt).

10 10

11 11

12 12

13 13

14 14

15 Entwicklung mehrerer Betriebssysteme aus eigener Kraft (Mespro 64 und Nachfolger bis 1968/69) Datenerfassungs- und Auswerteprogramme Steuer- und Kommandosystem für die experimentierenden Physiker. Darstellung der Resultate (bereits ca. 1963!) auf selbstgebauten interaktiven Bildschirm-Displays, auf denen die im Computer gesammelten Messdaten vom Experimentator beobachtet und analysiert werden konnten. Erfahrungen: ca h Einsatz (pro Messkampagne vier Wochen Dauerbetrieb), Verfügbarkeit > 97 % 15

16 Phase II: Aufbau (1967 bis 1970) Vorbereitungsgruppe für Entwicklung und Betrieb zentraler Real-Time-Systeme Erster Mitarbeiter bei Krüger: Volkmar Haase (jetzt em. Prof. Graz): EXOS (Experiment-orientierte Sprache) PEARL (Process and Experiment Automation Realtime Language) Weitere Mitarbeiter: Jürgen Nehmer, Elmar Holler CALAS (Computer-Aided Laboratory Automation System) Hardware: TR86 in der neuerrichteten Datenverarbeitungszentrale Software: BS-Entwicklung in Kooperation mit AEG-Telefunken TCP Verbindung der Terminals mit der IBM 360/65 16 DFÜ: erste schnelle digitale DV-Verbindung (40,8 Kbit/sec) der Deutschen Bundespost zwischen den IBM-Rechnern in KfK und am MPI für Plasmaphysik in Garching ( Telematik)

17 Phase III: Konsolidierung, Wachstum ( ) 1971 Gründung des IDT unter der Leitung von G. Krüger; er nimmt gleichzeitig einen Ruf an die Universität Karlsruhe an Prozessrechnertagung im KfK; Einzug im Neubau Eintritt H. Trauboth, Teilung in IDT I und II Es entstehen verschiedene Arbeitsgruppen (z.b. zu Echtzeitbetriebssystemen und zu verteilten Systemen), die sich nicht an kerntechnischen Problemen orientieren. Gerücht: Das IDT beschäftigt (irgendwann etwa 1972) die Hälfte aller deutschen Diplom-Informatiker, nämlich vier von acht. 17

18

19 Einige Publikationen aus dieser Zeit Walter Sonnenberg: Modularität durch Objektklassen. GI- Jahrestagung 1973 in Hamburg, W. Brauer (Hrsg), Springer, Berlin usw., Gerhard Krüger, Rüdiger Friehmelt (Hrsg.): GFK-GI-GMR Fachtagung Prozessrechner 1974, Karlsruhe, Juni 1974 Springer 1974 Elmar Holler, Oswald Drobnik: Rechnernetze. Bibliographisches Institut Mannheim, Jürgen Nehmer.: Dispatcher Primitives for the Construction of Operating System Kernels. Acta Informatica 5 (1975),

20 Mitarbeiter des IDT aus Trauboth, Voges (Hrsg.), 1991, S. 94 Fotograf unbekannt

21 20

22

23 Phase IV: Auf und nach dem Gipfel ( ) 1978 Abgang Krüger, Wiedervereinigung des IDT 1981 Prozessrechnertagung in München 21 Udo Voges.: Aspects of Design, Test and Validation of the Software for a Computerized Reactor Protection System. ICSE 1976: Jochen Ludewig, Wolfgang Streng (1978): Überblick und Vergleich verschiedener Mittel für die Spezifikation und den Enwurf von Software. Bericht KfK Werner Geiger, Lothar Gmeiner, Heinz Trauboth, Udo Voges: Program testing techniques for nuclear reactor protection systems. IEEE Computer, 12 (1979), No. 8, Udo Voges, Lothar Gmeiner, Anneliese von Mayrhauser: SADAT - An Automated Testing Tool. IEEE Trans. Software Eng. 6 (1980),

24 22 R. Baumann (Ed.): Fachtagung Prozeßrechner 1981, GI, VDI/VDE-GMR, KfK, München, 10. und 11. März 1981, Informatik-Fachberichte 39 Springer 1981, ISBN Georg Färber Gerhard Krüger Entwicklung der Prozeßrechentechnik Fritz A. Lohmann Rudolf Lauber Entwurfshilfsmittel Peter Kohlhepp Jochen Ludewig Jörg Weihrauch, Willi Welti Joachim Biewald Peter Göhner Erich Joho, Silvije Jovalekic Entwurfshilfsmittel 3 Horst D. Wettstein, E. Matthias Max Herzog, Bernd Kühnel Peter Winkler Rechnerstruktur und -organisation Klaus-Dieter Müller R. Friehmelt, F. Hauke, A. Jaeschke, E. Kugele, W. Reh Klaus Schneider Theodor Tempelmeier Hans-Jürgen Ehling Zuverlässigkeit und Sicherheit Karlheinz Kapp, Reiner Daum, Erich Sartori, Reinhard Harms Wolfgang D. Ehrenberger, Manfred Kersken Albrecht Zeh Peter Puhr-Westerheide Harri Brauer Günter Glöe Mensch-Machine-Kommunikation Helmut Hafner, Gunther Mangold, Jörg Weihrauch Heinz-Jürgen Thon Lothar Felkel, Alfred Zapp Dieter Chalaupka, Markus Scholz, Johann Weiß Jürgen Grosche Werner Dostal Einsatz von Prozeßrechnern Edmund Handschin, Jürgen Voß Gerhard Schweizer, Walter Sonnenberg, Dieter Fritsche Hanspeter Schäffner Dieter Conrads, Hans Elmar Moritz Einsatz von Realzeitsprachen Gottfried Bonn, Lothar Lorenz Martin Ammann Wilfried Gerth Franz Graf Werner Bockhoff Rüdiger Strelow, Hagen Frisch, Reinhold Weicker Realzeit-Datenbanken Karl Goede, Klaus Landwehr Bernd Opgenoorth Ingolf Hertlin, Helmut Laubsch

25 Phase V: Anwendungsorientierung (ab 1981) 1981 keine dedizierten Software-Stellen mehr im IDT Es laufen aber noch einige Projekte (vor allem zu verteilten Systemen), und eine Reihe von Dissertationen ist in der Pipeline. Bernd Wolfinger, Oswald Drobnik: Simulation of Protocol Layers of Communication in Computer Networks. Computer Networks and Simulation Ii S. Schoemaker (ed.) 1982, North-Holland Publishing Company, Milena Didic, Peter Kohlhepp, Reinhold Oberle: Performance analysis of a distributed real-time system. Real-Time Systems Symp., Los Angeles, CA, IEEE CS Press, Insgesamt hat es im IDT 21 Dissertationen gegeben, ganz überwiegend im Bereich der Softwaretechnik. 23 Viele der Promovierten sind später Professoren geworden.

26 Promotionen im IDT bis 1989 (später Prof. in...) Jürgen Nehmer Univ. Kaiserslautern 1974 Elmar Holler 1977 Oswald Drobnik JWG-Univ. Frankfurt 1978 Christian Schneider 1979 Otto Eggenberger Univ. Stuttgart Bernd Wolfinger Univ. Hamburg 1981 Jochen Ludewig Univ. Stuttgart Rainer Beedgen BA Mannheim (?) 1982 Michael Hälsig + Walter Haussmann 1983 Szaniszlo Fenyi + Franz-Josef Polster Lothar Gmeiner 1986 Marek Leszak 1987 Werner Geiger 1988 Hubert B. Keller FH Karlsruhe 1989 Peter Kohlhepp + Udo Voges + Thomas Westermamm Wolfgang Weber HS Darmstadt

27

28

29

30

31 Fazit In der Frühphase (bis Anfang der Siebziger) bestand die große Leistung der KfK-Informatik darin, ganz neue Systeme für ganz neue Anwendungen zu entwickeln und zu realisieren. Das war Pionierarbeit mit Vorbildcharakter. Aus dem IDT und seinen Vorgängern sind einige nützliche und weit wirkende Beiträge zur Softwaretechnik gekommen; PEARL ist wohl die bekannteste, aber nicht die einzige. Mitarbeiter des IDT, vom Leiter bis zur Mata, haben in nationalen und internationalen Gremien, Arbeitskreisen und Ausschüssen Beiträge zur Entwicklung der Softwaretechnik geleistet. Viele Menschen sind durch das IDT gegangen, haben Kenntnisse erworben und an anderen Orten weiterverbreitet; das ist wohl die wichtigste Wirkung des KfK auf die Softwaretechnik. 25

32 Herzlichen Dank an Gerhard Krüger Werner Geiger Udo Voges und andere, die Mosaiksteinchen beigetragen haben. Alle Mängel dieses Vortrags gehen aber allein zu meinen Lasten! 26