Die Integration zukünftiger In-Car Multimedia Systeme unter Verwendung von Virtualisierung und Multi-Core Plattformen

Transkript

1 Die Integration zukünftiger In-Car Multimedia Systeme unter Verwendung von Virtualisierung und Multi-Core Plattformen 0. November 0 Sergio Vergata, Andreas Knirsch, Joachim Wietzke

2 Echtzeit 0 Agenda Motivation und Problemstellung Virtual Machine Multi-Core Ausblick IN-CAR MULTIMEDIA LABS am, Sergio Vergata

3 Echtzeit 0 Motivation Steigende Anforderungen an ICM-Systeme Vergleich mit anderen mobilen Systemen Verschiedene Domänen Navi, Web, Multimedia, etc. Vielzahl an Softwarezulieferer Die Integration aller Systeme IN-CAR MULTIMEDIA LABS am, Sergio Vergata wird unmöglich.

4 Echtzeit 0 Anforderungen an Embedded Systems Speichergröße Echtzeit Hardware nahe Software Unterschiedlichste Geräte Schneller Bootup und Suspend IN-CAR MULTIMEDIA LABS am, Sergio Vergata 4

5 Echtzeit 0 Vorzüge von VM in Embedded Schnelles Time to Market Nutzen von bekannten OS und Bibliotheken Isolieren von Systemen Systemanalyse von außen IN-CAR MULTIMEDIA LABS am, Sergio Vergata 5

6 Echtzeit 0 Domänenübersicht HMI Proxies MultiView Data Store Core LayerView Car Web Phone Multimedia Speech Navigation OEM Adapter OEM Adapter OEM Adapter OEM Adapter OEM Adapter OEM Adapter Comfort Usage Java AddressDB Tuner TTS MapAccess CarNet Interfaces Renderengine Stacks Codecs SR Giudance CarGW Audio Video Debug Data FW OS Treiber HAL Debug BSP PWR IN-CAR MULTIMEDIA LABS am, Sergio Vergata 6

7 Echtzeit 0 Die Einflüsse Ehemals getrennte Steuergeräte PC-Software Hersteller Internet Apps Smartphones Tablets IN-CAR MULTIMEDIA LABS am, Sergio Vergata 7

8 Echtzeit 0 Embedded System Design: Aktuell Single Core CPU System Embedded OS (QNX, WindRiver...) Microkernel Vielzahl an Applikationen IN-CAR MULTIMEDIA LABS am, Sergio Vergata App App App App Kommunikationsbus Framework Embedded OS Hardware 8

9 Echtzeit 0 Das Problem Vielzahl von Prozesse aktiv ca. 00 Vielzahl von Threads ca. 700 Eine geteilte Hardwareplattform Unterschiedliche Programmierarten Frameworks Scheduling Prioritäten Unternehmen Standorte Entwickler IN-CAR MULTIMEDIA LABS am, Sergio Vergata 9

10 Echtzeit 0 Das Problem Vielzahl von Prozesse aktiv ca. 00 Vielzahl von Threads ca. 700 Eine geteilte Hardwareplattform Unterschiedliche Programmierarten Frameworks Scheduling Prioritäten Unternehmen Standorte Entwickler IN-CAR MULTIMEDIA LABS am, Sergio Vergata 9

11 Echtzeit 0 VMMC System Design GOS GOS VMMC VMMC VMM HOS Treiber RT Appl. IN-CAR MULTIMEDIA LABS am, Sergio Vergata Hardware Plattform 0

12 Echtzeit 0 Host Operating System Embedded OS als Basis Treiber haben direkten Hardwarezugriff Sicherheitszonen für Echtzeitanwendungen Nutzen von zentralen Debugmöglichkeiten IN-CAR MULTIMEDIA LABS am, Sergio Vergata GOS GOS VMMC VMMC VMM Treiber HOS Hardware Plattform RT Appl.

13 Echtzeit 0 Virtual Machine Monitor Typ II Virtualisierer nach Robin & Irvin Verwaltet Virtualisierungserweiterung auf der HW Verwaltet Virtuelle Maschinen (VM) Wird vom Integrator konfiguriert Stellt Ressourcen bereit IN-CAR MULTIMEDIA LABS am, Sergio Vergata GOS GOS VMMC VMMC VMM Treiber HOS Hardware Plattform RT Appl.

14 Echtzeit 0 Aufgaben eines VMM Effizienz Durchreichen von Instruktionen direkt an die Hardware ohne VMM Eingriff Gleichwertig Die VM fühlt sich an wie eine Hardware Maschine mit vergleichbarer Ausstattung Ressourcen Kontrolle Alle Virtuellen Ressourcen sind unter ständiger Kontrolle des VMM IN-CAR MULTIMEDIA LABS am, Sergio Vergata

15 Echtzeit 0 Der VMM VM VM VM n Apps Apps Apps GOS GOS GOS n Virtual Machine Monitor (VMM) Hardware IN-CAR MULTIMEDIA LABS am, Sergio Vergata CPU RAM I/O 4

16 Echtzeit 0 Virtual Machine Multi Core Mehrere vcpu werden im VMM konfiguriert Klar definierte Hardware Zugriffe Zugriff auf ein gemeinsames SHM im HOS Einfluss auf CPU Register beeinflusst nur die vcpu Pro System Domäne aufgeteilt IN-CAR MULTIMEDIA LABS am, Sergio Vergata GOS GOS VMMC VMMC VMM Treiber HOS Hardware Plattform RT Appl. 5

17 Echtzeit 0 VMMC als Plattform SD ED ED ED ED EDD OpenICM GOS IN-CAR MULTIMEDIA LABS am, Sergio Vergata VMMC VMM 6

18 Echtzeit 0 System Domains Eng gekoppelte Komponenten Kommunikation innerhalb GOS Nutzen eines gemeinsamen Frameworks Kein Einfluss auf andere SD s IN-CAR MULTIMEDIA LABS am, Sergio Vergata SD ED ED ED ED EDD OpenICM GOS VMMC VMM 7

19 Echtzeit 0 Execution Domains Organisatorische Einteilung nach Zulieferer nach Kommunikationswegen nach Abhängigkeit Effiziente IPC via SHM IN-CAR MULTIMEDIA LABS am, Sergio Vergata SD ED ED ED ED EDD OpenICM GOS VMMC VMM 8

20 Echtzeit 0 Execution Domains () Binden von EDs an vcpu mit Thread Affinity Keine ungewollte Parallelität möglich Einteilung anhand von ED Definitionen (EDD) Interrupt Affinity setzen Einfachere Integration IN-CAR MULTIMEDIA LABS am, Sergio Vergata SD ED ED ED ED EDD OpenICM GOS VMMC VMM 9

21 Echtzeit 0 Ausblick SYNC & LOCK von SD Auslagern von EDs in die Cloud Unterschiedliche Gast OS QNX Neutrino MS Windows Linux/Android IN-CAR MULTIMEDIA LABS am, Sergio Vergata 0

22 Echtzeit 0 Zusammenfassung ED ED ED ED4 GOS GOS n VMMC VMMC VMM ED5 ED6 EDn Treiber RTApp HOS Hardware Plattform IN-CAR MULTIMEDIA LABS am, Sergio Vergata

23 Echtzeit 0 Zusammenfassung ED ED ED ED4 GOS GOS n VMMC VMMC VMM ED5 ED6 EDn Treiber RTApp HOS Hardware Plattform IN-CAR MULTIMEDIA LABS am, Sergio Vergata

24 Die Integration zukünftiger In-Car Multimedia Systeme unter Verwendung von Virtualisierung und Multi-Core Plattformen Sergio Vergata ICM-Labs am