Motivation
Eingebettete und cyberphysikalische Systeme sind klein, vielseitig und leistungsfähig geworden. Sie werden in einer Vielzahl von Anwendungsbereichen eingesetzt, von Smart Home über Kommunikation, Transport und Produktion. Die meisten dieser Systeme sind für eine bestimmte Anwendung (Smartphone, Motorsteuerung im Auto, Temperatursensor im Flugzeug) konzipiert, oft als System-on-Chip (SoC). Bis vor kurzem wurden diese Systeme meist proprietär, also herstellerspezifisch und geschlossen entwickelt. Der Markt wird dominiert von ARM und Intel. Inspiriert durch den Erfolg von quelloffener Software (wie dem Betriebssystem Linux, welches den Kern des Mobiltelefonbetriebssystems Android bildet) sind in letzter Zeit offene Designs für Hardware entstanden. Unter diesen hat die RISC-V-Architektur eine enorme Dynamik erreicht; erste akademische und kommerzielle RISC-V-Chips sind bereits erschienen. Die wesentlichen Vorteile der RISC-V Architektur sind: sie ist skalierbar und mit verschiedenen Wortbreiten auf die jeweiligen Anforderungen anpassbar; sie ist modular und flexibel erweiterbar; und sie zukunftssicher, weil sie standardisiert, herstellerunabhängig und offen ist. Darüber hinaus ist sie kostengünstig, weil keine Lizenz- oder Patentgebühren anfallen. Dabei gibt es allerdings eine Herausforderung: wie kann man Software für diese neue zukunftsträchtige Hardware entwickeln, ohne dabei auf die Fertigung dieser neuen Chips warten zu müssen und wertvolle Zeit zu verlieren? Die Antwort liegt darin, die Hardware vor der Fertigung komplett auf dem Rechner in Software zu simulieren. Diese Technik wird industrieweit als virtuelle Prototypen (virtual prototype) prak-tiziert, und durch Sprachen wie SystemC unterstützt. Nur gibt es bis jetzt noch keinen industrietauglichen virtuellen Prototypen für RISC-V-Systeme.
Ziele und Vorgehen
Im Vorhaben VerSys soll deshalb eine Verifikationsplattform für RISC-V-basierte Systeme entwickelt werden. Aufbauend auf existierenden Vorarbeiten soll diese Plattform konsistent, korrekt und genauso skalierbar und modular wie die RISC-V-Architektur sein sowie leicht von Benutzern an ihre Anforderungen angepasst werden können. Nach Projektende soll die Verifikationsplattform quelloffen (open source) zur Verfügung gestellt werden. Eine Marktanalyse zeigt, dass die RISC-V-Technologie und damit die VerSys-Verifikationsplattform großes Potenzial haben wird. Die Anwendungsgebiete sind dabei vielfältig, vom Internet der Dinge über Multimedia und Kommunikation zu Automotive und Industrie 4.0. Gerade für die deutsche Industrie ist eine unabhängige Architekturstrategie attraktiv; nicht zuletzt deshalb sind Infineon und Bosch sehr an den Ergebnissen interessiert, und haben die Vorarbeiten schon evaluiert.
Innovationen und Perspektiven
Nach dem Projektende wird die entstandene Verifikationsplattform über Folgeprojekte mit Industriepartnern weiterentwickelt und industriell einsatzfähig gemacht. Mittel- und langfristig sollte sich um die Verifikationsplattform ein Ökosystem von Firmen (und insbesondere Start-ups) bilden, welche Dienste rund um die Plattform anbieten.