EMDRIVE - Plattformkonzept für verteilte heterogene Automotive-Echtzeit Rechennetzwerk-Architekturen; Konzeption und RT-kompatible Erweiterung von Zentralrechenplattformen und Embedded Compute Netzwerken für zukünftige hochautomatisierte Fahrzeuge

Abstract

Das Emdrive-Ziel war, ein hierarchisches, skalierbares Plattformkonzept für den Einsatz in verteilten heterogenen Echtzeit Rechennetzwerken zu entwickeln. Emdrive zielte dabei unter anderem auf eine signifikante Steigerung der Energie- und Ressourceneffizienz ab, aber auch auf die Realisierung zeitkritischer Prozesse, von der Situationserfassung bis zur Prozessorsteuerung sowie deren Steigerung der Informations-Genauigkeit. Die Miglieder des Infineon-Projektteams fokussierten ihre Aktivitäten zudem auf die Sicherstellung der Vertrauenswürdigkeit von der Datenerfassung und -verarbeitung bis zur Datennutzung. Hier lag der Schwerpunkt der Entwicklung auf zukünftigen HW-Architekturen von Embedded Realtime-Compute-Systemen für Automotive-Anwendungen und deren Einsatz für autonomes Fahren. Dies bedeutete, höchste Rechenleistung bei niedrigstmöglichem Energieverbrauch zu erzielen, für effiziente Nutzung der vorhandenen Rechenressourcen zur Laufzeit zu sorgen und damit die Beherrschbarkeit der dynamischen Komplexität (Lastverteilung) zu erreichen. Performance-Steigerung ließ sich vor allem durch neu entwickelte KI-Beschleuniger erzielen. Ein weiterer Aspekt betraf die Energieeinsparung durch sensornahe Datenvorverarbeitung, angepasste Algorithmik und dynamische Betriebsstrategien (Teilnetzbetrieb, reduziertes OnboardNetworking, erweiterte Standby-Funktionalität etc.). Das Projektteam ersetzte statische Konfigurationen durch dynamische Allokation, um vorhandene Rechenkapazitäten effizienter zu nutzen. Hierdurch ließen sich HW-Redundanzen im System reduzieren. Die Zuverlässigkeit auf funktionaler Ebene (Safety) sowie die Sicherheit in Bezug auf Fremdzugriffe (Security) waren weitere Anforderungen an die Entwickler. Durch embedded Monitoring konnte das Infineon-Team eine konsistente, vertrauenswürdige, sichere und wirtschaftliche Echtzeitplattform als Enabler für ASIL-D konzipieren. The aim of Emdrive was to develop a hierarchical, scalable platform concept for use in distributed, heterogeneous real-time computer networks. Among other things, Emdrive aimed to significantly increase energy and resource efficiency, but also to realize time-critical processes, from situation detection to processor control, and to increase information accuracy. The members of the Infineon project team also focused their activities on ensuring trustworthiness from data acquisition and processing through to data utilization. Here, the focus of development was on future HW architectures of embedded real-time compute systems for automotive applications and their use for autonomous driving. This meant achieving maximum computing power with the lowest possible energy consumption, ensuring efficient use of the available computing resources at runtime and thus achieving controllability of the dynamic complexity (load distribution). An increase in performance was achieved primarily through newly developed AI accelerators. Another aspect concerned energy savings through sensor-based data pre-processing, adapted algorithms and dynamic operating strategies (partial network operation, reduced onboard networking, extended standby functionality, etc.). The project team replaced static configurations with dynamic allocation in order to use existing computing capacities more efficiently. This reduced HW redundancies in the system. Reliability at a functional level (safety) and security with regard to external access (security) were further requirements for the developers. Using embedded monitoring, the Infineon team was able to design a consistent, trustworthy, secure and economical real-time platform as an enabler for ASIL-D.