Hardware-Beschleuniger für automobile Multicore-Mikrocontroller mit einer harten Echtzeitanforderung

In sicherheitskritischen Systemen mit einer harten Echtzeitanforderung in automobilen Anwendungen steigt der Bedarf an Rechenleistung stetig an. Um dieser zunehmenden Nachfrage gerecht zu werden, haben die Hersteller entsprechender Mikrocontroller in den letzten Jahren vorwiegend die Anzahl der Prozessorkerne erhöht. Durch dieses Vorgehen ist es möglich, die Funktionalitäten verschiedener Steuergeräte in einem zentralen Integrationssteuergerät zusammenzuführen, woraus sich Vorteile beim Energieverbrauch, dem Bedarf an Bauraum sowie bei den Herstellungskosten ergeben. Dabei ist jedoch zu beachten, dass bei der Kombination von Funktionalitäten unterschiedlicher Kritikalität die Rückwirkungsfreiheit bei Laufzeit und Speicher gegeben sein muss. Dies stellt eine Herausforderung dar, da bei konkurrierenden Zugriffen auf geteilte Ressourcen, wie Bussysteme, Speicher oder Peripherien, Wartezeiten entstehen können. Die Komplexität der Bewertung dieser Verzögerungen und der damit verbundenen Auswirkungen steigt mit der Anzahl der Prozessorkerne stetig an, weswegen die Integration weiterer Kerne für zukünftige Leistungssteigerungen nur bedingt geeignet ist. Eine Alternative stellen Hardware-Beschleuniger dar, welche häufig genutzte Operationen signifikant schneller ausführen können. Deshalb wird in diesem Artikel eine Übersicht zu den derzeit am Markt befindlichen Hardware-Beschleunigern für sicherheitskritische Echtzeitsysteme in automobilen Anwendungen gegeben. Neben dieser Übersicht warden Sicherheitsanforderungen sowie eine Klassifizierung zur besseren Gruppierung vorgeschlagen und erörtert. Abschließend werden Empfehlungen für zukünftige Hardware-Beschleuniger gegeben und deren potentielle Einsatzmöglichkeiten diskutiert.