Die Softwareentwicklung steht vor einem radikalen Umbruch

„Auf die Informatik kommt eine große Umwälzung zu. Die Softwareentwicklung steht vor einem radikalen Umbruch“, warnt Professor Dr. Walter F. Tichy, vom Institut für Programmstrukturen und Datenorganisation (IPD) der Universität Karlsruhe (TH), Direktor für Softwaretechnik am FZI Forschungszentrum Informatik. Tichy fordert von der Forschung: „Wir müssen uns viel stärker als bisher mit parallelen Anwendungen aller Art auseinandersetzen und uns dabei nicht nur numerischen Anwendungen widmen.“

Durch die Weiterentwicklung hin zu Computern mit Chips, auf denen immer mehr Prozessoren parallel arbeiten, wird die Programmierung nach Aussage von Tichy komplizierter: „Die Mehrkernstruktur der Chips wirkt sich auf alle Softwareebenen aus. Wir müssen erkunden, was benötigt wird, um Software für Mehrkernchips zu gestalten; beispielsweise, wie man die neue Klasse der Synchronisierungsfehler in den Griff bekommt oder wie man die Arbeitsteilung der Prozessoren untereinander organisiert.“ Gebraucht würden neue Muster, nach denen man parallele Anwendungen strukturiert, effiziente Algorithmen, Architekturen und erweiterte Programmiersprachen. „Europa hat hier die große Chance, sich mit neuen Ideen und vielleicht neuen Klassen von Anwendungen international zu positionieren“, so der Karlsruher Softwareingenieur.

Am 11. Mai organisieren Tichy und sein Mitarbeiter Dr. Victor Pankratius auf der wichtigsten internationalen Konferenz für Softwareentwicklung, der ICSE 2008 in Leipzig (10. bis 18. Mai), zum Thema Mehrkernchips den Workshop „Multicore Software Engineering“ (IWMSE). Vorgestellt und diskutiert werden Multikern-Hardware-Entwicklungen und die daraus resultierenden Anforderungen an die Softwareentwicklung. Den Hauptvortrag hält Ali-Reza Adl-Tabatabai vom Intel Forschungslabor für Programmiersysteme. Er wird über transaktionale Speicher sowie über die Entwicklungsfortschritte im Bereich Multikernprozessoren bei Intel berichten. Zur Einführung in den Themenbereich werden zwei Tutorials angeboten. Workshop- und Konferenzsprache ist englisch.

Im Rahmen des Aufbaus des Karlsruher Institutes für Technologie (KIT) wurde am IPD eine Young Investigator Group (YIG) zum Thema „Software Engineering für Multicore-Systeme“ eingerichtet. Sie wird von Dr. Victor Pankratius geleitet. In der Gesellschaft für Informatik (GI) e.V. beschäftigt sich der Arbeitskreis Software Engineering für Parallele Systeme (SEPAS) mit dem Thema.

Weitere Informationen zum International Workshop on Multicore Software Engineering (IWMSE): http://www.multicore-systems.org/iwmse

Weitere Informationen zur 30th International Conference on Software Engineering (ICSE) 2008: http://icse2008.com/

Zur Konferenz:
Die von den internationalen Fachgesellschaften ACM (Association for Computing Machinery) und dem Berufsverband IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) veranstaltete Konferenz ICSE 2008 ist die wichtigste Softwaretechnik-Fachkonferenz der Welt. Sie spiegelt den aktuellen Stand der Softwaretechnik.
Zur Weiterentwicklung der Computertechnik:
Treiber der Umwälzung in der der Softwareentwicklung ist die Hardware. Seit 2003 werden die Computer nicht mehr durch eine Steigerung der Taktraten schneller. Vielmehr statten die Chiphersteller die zentralen Recheneinheiten (CPUs) mit immer mehr parallelen Prozessoren aus. Es entstehen die sogenannten Multi- oder Mehrkernchips; englisch Multicore- oder Manycore Chips. Die Prozessoren teilen anstehende Rechenoperationen untereinander auf und führen sie parallel durch. Alle Prozessoren sind dabei auf demselben Chip angebracht und untereinander vernetzt, so dass sie miteinander kommunizieren können. Außerdem stehen einem Chip mehrere eigene Cache-Speicher zur Verfügung. Der erste praxisfähige 8-Kern Parallelprozessor für Server, der Sun Niagara, ist seit 2005 auf dem Markt. Die Hersteller versprechen sich von Mehrkernrechnern nicht nur schneller Rechenzeiten, sondern auch weitere Möglichkeiten der Miniaturisierung softwaregesteuerter Technik; beispielsweise für Steuerungen oder intelligente eingebettete Sensoren.

Software für parallele Anwendungen ist in ihrem Leistungsverhalten heute noch sehr undurchsichtig. Dass eine Anwendung durch eine höhere Anzahl von Rechenkernen auch wirklich schneller wird, ist mitnichten garantiert.

Die Softwaretechnik muss neue Konzepte entwickeln, um die Vorteile der neuen Hardwaretechnik wirklich zu nutzen. Die Karlsruher Forscher um Tichy gehen davon aus, dass sich sowohl Grundsoftware, also Betriebssysteme und Middleware, als auch Applikationen ändern werden. Ein Betriebssystem etwa dahingehend, den Anwendungsprogrammen nur die Prozessoren zuzuteilen und sie die Abwicklung selbst bestimmen zu lassen. Genau weiß man das aber heute noch nicht. Erwartet wird auch, dass eine Vielzahl von Anwendungen parallelisiert werden muss. Um die Aufgaben zu bewältigen, werden neue Algorithmen, Architekturen und Programmiersprachenerweiterungen gebraucht.

Weitere Informationen
FZI Forschungszentrum Informatik
Haid-und-Neu-Str. 10-14
76131 Karlsruhe
Ansprechpartner: Prof. Dr. Walter Tichy / Dr. Victor Pankratius
Telefon: 0721/608-3934 u. 608-7333
E-Mail: tichy@fzi.de, pankratius@ipd.uni-karlsruhe.de
Internet: http://www.fzi.de
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Über das FZI Forschungszentrum Informatik
Das FZI ist eine Forschungseinrichtung des Landes Baden-Württemberg und der Universität Karlsruhe (TH). Es hat die Aufgabe, die neuesten wissenschaftlichen Er¬kenntnisse aus Informatik, Ingenieurwissenschaften und Wirtschaftswissenschaften für Unter¬nehmen und öffentliche Einrichtungen verfügbar zu machen. In Kooperationsprojek¬ten und in Auftragsforschung entwickelt das FZI für seine Geschäftspartner Konzepte für betriebliche Organisationsaufgaben, Software- und Systemlösungen und setzt diese in innovative Produkte, Dienstleistungen und Geschäftsprozesse um Wissenschaftliche Exzellenz und Interdisziplinarität sind in der Organisation verankert: Für den Technologietransfer engagieren sich am FZI Professorinnen und Professoren, die an verschiedenen Fakultäten der Universität Karlsruhe (TH) und weiteren Universitäten Informatik und ihre Anwendungen erforschen. Die Forschungseinrichtung ist gemeinnützig.