Untersuchung von Techniken zur Parallelisierung der Module des Anflugplaners 4D-CARMA

Kurzfassung

Im Zuge dieses Praxissemesterberichts wurden Techniken zur Parallelisierung rechenintensiver Module des Anflugplanungssystems 4D-CARMA untersucht. Dieses Planungssystem soll Fluglotsen bei der Führung von Luftfahrzeugen, die sich im Anflug auf einen Flughafen befinden, unterstützen. Durch die Parallelisierung der rechenintensiven Module soll versucht werden, die Laufzeiten des Anflugplanungssystems zu beschleunigen und damit womöglich in der Zukunft und zum Teil bereits in der Gegenwart auftretende Laufzeitengpässe entgegen zu wirken. Der Begriff Parallelisierung wird für eine Vielzahl von Techniken benutzt. Nicht alle diese Techniken sind für die Softwareentwicklung und speziell für das Anflugplanungs-system geeignet. Im Rahmen dieser Praxissemestertätigkeit sollten zwei unterschiedliche Arten der Parallelisierung auf ihre Einsetzbarkeit im Anflugplanungssystem und auf die damit verbundene Laufzeitbeschleunigung untersucht werden. Aus der Menge der Parallelisierungsarten wurden zum Einen die Thread-Programmierung und zum Anderen die Parallelisierung durch geeignetes Zuschneiden der Eingabe-daten und Kopieren der zugehörigen Prozesse (Split Data/Copy Process) ausgewählt. Neben der theoretischen Ausarbeitung beider Techniken wurde die Parallelisierung mit Threads anhand eines Beispielprogramms und anhand einer ersten einfachen Implementierung des Moduls LateralPathPredictor des 4D-CARMA untersucht. Dazu wurden mehrere Laufzeitmessungen ausgewertet. Die zweite Form der Parallelisierung auf Datenebene mit der Option der Erstellung eines Supervisor Moduls wurde theoretisch untersucht, in Ansätzen implemen-tiert und getestet. Bei der Untersuchung stellte sich heraus, dass die Umgestal-tung bestehender Module zu prallelen Programmen mit Threads sehr aufwändig ist. Die erwünschten optimierten Rechenzeiten konnten mit der Thread-Programmierung in der Kürze der Zeit nicht gewonnen werden. Erste Laufzeit-messungen mit der Split Data/Copy Process Technik waren vielversprechend, sodass mehrere Konzeptansätze für eine vollständige Parallelisierung mehrerer Module im Anflugplanungssystem erstellt wurden.