EP3655855A1 - Schienenfahrzeug mit mehrkernrechenleistung - Google Patents

Schienenfahrzeug mit mehrkernrechenleistung

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Publication number
EP3655855A1
EP3655855A1 EP18765024.7A EP18765024A EP3655855A1 EP 3655855 A1 EP3655855 A1 EP 3655855A1 EP 18765024 A EP18765024 A EP 18765024A EP 3655855 A1 EP3655855 A1 EP 3655855A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
computer
rail vehicle
decentralized
cores
core
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP18765024.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank BIENEK
Wolfgang Ebeling
Bhabani NAYAK
Karsten Rahn
Ernesto DE STEFANO
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Mobility GmbH filed Critical Siemens Mobility GmbH
Publication of EP3655855A1 publication Critical patent/EP3655855A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F9/00—Arrangements for program control, e.g. control units
    • G06F9/06—Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
    • G06F9/46—Multiprogramming arrangements
    • G06F9/50—Allocation of resources, e.g. of the central processing unit [CPU]
    • G06F9/5094—Allocation of resources, e.g. of the central processing unit [CPU] where the allocation takes into account power or heat criteria
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F9/00—Arrangements for program control, e.g. control units
    • G06F9/06—Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
    • G06F9/46—Multiprogramming arrangements
    • G06F9/48—Program initiating; Program switching, e.g. by interrupt
    • G06F9/4806—Task transfer initiation or dispatching
    • G06F9/4843—Task transfer initiation or dispatching by program, e.g. task dispatcher, supervisor, operating system
    • G06F9/4881—Scheduling strategies for dispatcher, e.g. round robin, multi-level priority queues
    • G06F9/4893—Scheduling strategies for dispatcher, e.g. round robin, multi-level priority queues taking into account power or heat criteria
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D10/00—Energy efficient computing, e.g. low power processors, power management or thermal management

Definitions

  • Multi-core computing power rail vehicle The present invention relates to a multi-core computing power rail vehicle.
  • interface devices such as digital input / output devices, transmission devices such as Baiisenantennen, sensor devices such as Wegimpulsgeber or radar and used in the cab control and adosele ⁇ elements are designed as decentralized devices.
  • a communication network in particular an onboard communication network
  • This central computer should usually be designed as a high-performance multi-core processor, so that a high-quality
  • the number of calculation cores should be more than four, in particular at least eight. Ideally, sixteen cores would be made available or used.
  • the task is thus to provide a rail vehicle with ei ⁇ ner performant multi-core computing power and still meet the required environmental requirements.
  • a railway vehicle is available ge ⁇ provides that each with multiple cores environmentally summarizes a plurality of spatially separated multi-core processors.
  • the rail vehicle comprises a decentralized computer, which comprises at least two different multi-core processors in each case at least one arithmetic core and is designed for access to their computing power, wherein the multi-core processors are connected to each other via a communication link.
  • a remote computer can be described in other words as a virtual host, as he in the topological sense is not central but it can act as a centering ⁇ ralrechner.
  • the decentralized computer is a virtual brain or even a server.
  • This decentralized computer can, for example, control or control decentralized devices.
  • the Multi-core processors are spatially distributed or spatially spaced from each other.
  • the decentralized computer is designed for accessing the computing power of the computing cores when the computing cores are available to the decentralized computer exclusively or even only proportionally.
  • Distribution of heat loss can be maintained, while still a powerful, so powerful computer with multiple cores and corresponding parallelization capability is provided.
  • This a high-quality safe ⁇ care system can be executed or applied to the decentralized computer, for example.
  • a high-quality safety system of the rail vehicle can be realized or made available with such a decentralized computer.
  • Further advantages over a central Mehrkernpro ⁇ cessor include increased overall availability and a better MTBF value. With the MTBF value, a measure of the reliability ⁇ speed is given, with MTBF stands for the average operating time between failures. Furthermore, as a further advantage with the spatially distributed computing cores, a flexible and scalable redundancy concept results.
  • the decentralized computer comprises a number of more than four, at least eight or at least sixteen Rechenker ⁇ NEN.
  • eight or even sixteen cores are required.
  • the multi-core processors preferably each comprise a number of maximally four computing cores.
  • Mehrkernpro ⁇ zessoren with such a number of computing cores have a maximum allowable in rail vehicles power loss, in which over free convection of the air, the heat can be dissipated.
  • the decentralized computer preferably comprises all the calculation cores of all multi-core processors.
  • a performance re ⁇ computing power for distributed computing can be provided very efficiently with relatively little use of hardware.
  • four multicore processors, each with four arithmetic cores, are sufficient to provide a decentralized computer with sixteen arithmetic cores.
  • At least one multi-core processor is comprised of a decentralized device, wherein the decentralized computer in each case comprises all or only part of the Re ⁇ Chen nuclei of this multi-core processor of the decentralized device.
  • decentralized devices for example, Station sets meant that on multi-core processors Availability checked ⁇ gene.
  • a plurality of such remote devices with at least one multi-core processor in the rail vehicle provided.
  • these decentralized devices are spatially distributed over the rail vehicle. All cores are in particular be ⁇ vorzugt example available from a multi ⁇ core processor of the remote device from the remote computer, while, for example, only part of the existing cores from another remote device are available from the remote computer.
  • the decentralized computer Preferably, however, only a certain part or proportion of the calculation cores of the decentralized computer is used by all decentralized devices.
  • the decentralized devices thus provide the decentralized computer with additional computing power.
  • the overall system is then scalable accordingly.
  • a calculation engine by the remote computer is available, that the remote computer can access the Re ⁇ computing power this calculation kernel and can be used for the execution of predetermined processing programs or for performing any other, predetermined calculation steps.
  • the remote device is put as a digital Input / Output device and / or as a sensory device and / or as an operating and display element and / or as a transfer device ⁇ formed. These are the preferred on a sliding ⁇ nenproof available remote devices.
  • the multi-core processor of the remote device is a multi-core processor for communication.
  • a decentralized device can typically have two processors or two computing cores for specific functions as a functional module of the have decentralized device and a further processor or computing core for the communication. The latter is typically formed as a multi-core processor with insbeson ⁇ particular four cores, wherein for the communication not tion all cores are needed.
  • the remote computer is available, for example, two or three cores of Mehrkernprozes ⁇ sors for communication.
  • the multi-core processors of the decentralized computer are interconnected by means of a communication network.
  • the multi-core processors of the decentralized computer are interconnected by means of a high-performance communication network.
  • the multi-core processors of the decentralized computer are interconnected by means of Ethernet.
  • the multi-core processors ⁇ the remote computer are interconnected via a high-performance Ethernet.
  • at least one so-called switch is used as the coupling element. As a switch - from English for switches, switches or switches - this is a coupling ⁇ be ⁇ draws connecting network segments together. In this way, efficient communication between the multi-core processors can take place.
  • the multi-core processors of the decentralized computer are interconnected by means of computer-computer connections.
  • Meshed architecture can be realized, the invention is not limited thereto.
  • Computer-to-computer connections enable efficient exchange of data between the multi-core processors.
  • FIG. 1 shows a rail vehicle according to the invention according to a first embodiment
  • Figure 2 shows an inventive rail vehicle according to a second embodiment
  • FIG 3 shows a rail vehicle according to the invention according to a third embodiment.
  • FIG. 1 shows a rail vehicle 1 according to a first embodiment.
  • the rail vehicle 1 in this case comprises a plurality of spatially separated multi-core processors 10, 20, 30, 40.
  • four multi-core processors 10, 20, 30, 40 are shown by way of example only, the invention not being limited thereto.
  • Each multi-core processor 10, 20, 30, 40 in each case has a plurality of computing cores 10-1, 10-4; 20-1, 20-4; 30-1,
  • each multi-core processor 10, 20, 30, 40 comprises four computing cores 10-1, 10-4 by way of example only; 20-1, 20-4; 30-1, ... 30-4; 40-1, 40-4, wherein the invention is not limited thereto ⁇ .
  • the railway vehicle 1 comprises a decentralized computing ⁇ ner 70 which core processors of at least two different multi-10, 20, 30, 40 respectively at least one Re ⁇ chenkern 10-1, 10-4; 20-1, 20-4; 30-1, 30-4; 40-1,
  • the multi-core processors 10, 20, 30, 40 are connected to one another via a communication connection 80.
  • the decentralized computer 70 comprises four computing cores 10-1, by way of example only, ..., 10-4; 20-1, ..., 20-4; 30-1, ..., 30-4; 40-1, ..., 40-4 per multi-core processor 10, 20, 30, 40 and thus has sixteen cores in pure at ⁇ way of example.
  • the rail vehicle 1 has the advantage that the power dissipation is distributed over the railway vehicle 1 by the cavities ⁇ Liche separation of the multi-core processors 10, 20, 30, 40th Nevertheless, a high-performance, ie efficient, decentralized computer 70 with several processor cores, for example sixteen processor cores 10-1, 10-4; 20-1, 20-4; 30-1,
  • This decentralized computer 70 can assume the role of a server or host and assign corresponding tasks to distributed processors or computers or decentralized devices. In particular, on this decentralized computer 70 a high quality
  • Security system can be applied or executed, which has high computing capacity and / or parallelization requirements of multiple cores such as eight or sixteen or more computing cores 10-1, 10-4; 20-1,
  • the distributed computer 70 has a number of more than four, at least eight or at least sixteen Re ⁇ Chen kernels 10-1, 10-4; 20-1, 20-4; 30-1, 30-4; 40-1,
  • sixteen computation cores are combined to form a decentralized computer 70.
  • the multicore processors 10, 20, 30, 40 may each preferably have a number of maximum four computing cores 10-1,
  • Multi-core processors 10, 20, 30, 40 having such a number of computing cores 10-1, 10-4; 20-1, 20-4; 30-1, 30-4;
  • 40-1, 40-4 have a maximum power loss at which the heat can be dissipated via free convection of the air.
  • multi-core processors can be tion of environmental requirements just be used on the rail vehicle 1.
  • the decentralized computer 70 all computing cores 10- 1, 10-4; 20-1, 20-4; 30-1, 30-4; 40-1, 40-4 of all
  • Multi-core processors 10, 20, 30, 40 include.
  • a maximum computing power or computing performance for the decentralized computer 70 is provided for a given hardware deployment.
  • the decentralized computer 70 has sixteen computing cores 10-1,
  • the multi-core processors 10, 20, 30, 40 of the decentralized computer 70 are interconnected by means of Ethernet.
  • switches can be used for efficient data transfer and to avoid data transfer collisions.
  • the multi-core processors 10, 20, 30, 40 of the decentralized computer 70 can be interconnected by means of computer-computer connections, wherein, for example, meshed architecture is used.
  • the multi-core processors in other embodiments may be connected to a wireless or wired MITEI ⁇ Nander also completely re On the other communication network values.
  • FIG. 2 shows a rail vehicle 1 according to a second embodiment.
  • at least one multi-core processor 10, 20, 30, 40, 50, 60 of ei ⁇ nem decentralized device 15, 25, 35, 45, 55, 65 includes.
  • the de ⁇ central computer 70 may each case all or only part of the calculation cores 10-1, 10-4; 20-1, 20-4; 30-1, 30-4; 40-1, ..., 40-4; 50-1, ..., 50-4; 60-1, ..., 60-4 of this multi-core processor 10, 20, 30, 40, 50, 60 of the decentralized Ge ⁇ device 15, 25, 35, 45, 55, 65 include.
  • all decentralized devices 15, 25, 35, 45, 55, 65 each comprise a multi-core processor 10, 20, 30, 40, 50, 60.
  • six decentralized devices 15, 25, 35, 45, 55, 65 and correspondingly six multicore processors 10, 20, 30, 40, 50, 60 are provided, the invention being not limited thereto and also other constellations of the invention being included.
  • an Mi ⁇ research integrated in remote devices 15, 25, 35, 45, 65 multi-core processors 10, 20, 30, 40, 50, 60 and sepa- rate multicore processors are provided.
  • each of the multi-core processors 10, 20, 30, 40, 50, 60 of the decentralized computer 70 are two or three calculation cores 10-1, 10-4; 20-1,
  • the remote computer 70 accesses, for example, three cores 10-1, 10-2, 10-3 of the first multi-core processor 10 of the first remote device 15 to, on two Re ⁇ chenkerne 20-1, 20-2 of the second multi-core processor 20 of the second decentralized device 25 to, on three computing cores 30-1, 30-2, 30-3 of the third multi-core processor 30 of the third de ⁇ central device 35 to, on three computing cores 40-1, 40-2, 40-3 of the fourth multi-core processor 40 of the fourth decentralized Ge ⁇ Raets to 45, of two cores 50-1, 50-2 of the fifth multi-core processor 50 of the fifth ⁇ remote device 55 to and on three cores 60-1, 60-2, 60-3 sixth multi-core Processor 60 of the sixth distributed device 65 to.
  • IMP EXP ⁇ together this results also in this example
  • decentralized computer 70 with sixteen calculation cores.
  • the invention is not limited to such an exemplary distribution.
  • the multicore processors 10, 20, 30, 40, 50, 60 are connected to one another via a communication connection 80, that is to say in particular via an Ethernet connection or via a corresponding computer-computer connection.
  • the decentralized devices can be primarily around
  • Act interface devices More concretely, it may be in the remote devices in each case to a digital in- put / output device, a sensor device, a control and display ⁇ element or a transfer unit act, said ⁇ OF INVENTION dung is not limited thereto. Also, for example, a Ra ⁇ diokontrollsystem or a passenger information system can be used for this purpose. Decentralized devices are in particular ⁇ special interface devices.
  • Remote devices 15, 25, 35, 45, 55, 65 typically comprise ⁇ as multiple processors or cores. Examples of play may be mentioned certain processors or Re ⁇ chenkerne for their specific function, even vital function ⁇ ones, of the respective remote device 15, 25, 35, 45, 55, 65 used.
  • Another processor can typically be responsible for communication. In this case, this processor can preferably be designed as a multi-core processor 10, 20, 30, 40, 50, 60 with, for example, four computing cores, wherein typically only one computing kernel is required for the communication.
  • the decentralized computer 70 for obtaining or obtaining computing power.
  • the mode of operation of the decentralized device 15, 25, 35, 45, 55, 65 is not restricted, but only free or unused computing capacities of the decentralized device 15, 25, 35, 45, 55, 65 are used by the decentralized computer 70 .
  • no new hardware components such as wiring and additional computing structures must be provided.
  • FIG. 3 shows a rail vehicle 1 according to a third embodiment.
  • the representation includes parts of a train protection device.
  • the figure 3 20, 30, 40, 50, 60 shows a rail vehicle 1 having a plurality of spaced vonei ⁇ Nander separate multi-core processors 10, said purely by way of example and without limitation of the invention, six multi-core processors 10, 20, 30, 40, 50, 60 in that
  • Rail vehicle 1 are provided. These are further described in the ⁇ ser embodiment by way of example in over the railway vehicle 1 distributed remote devices 15, 25, 35, 45, 55, 65 integrated.
  • the remote devices 15, 25, 35, 45, 55, 65 here comprise ⁇ with purely by way of example, a first input / output device 15 and a second input / output device 25, the latter example ⁇ as redundant to the first input / output device 15 may be formed.
  • the two input / output devices 15, 25, typically ⁇ digital input-output devices, can hereby be used for bidi ⁇ retechnischalen communication with a cab 5.
  • control signals or warning signals can be transmitted to and from the driver's cab 5.
  • a third input / output device 35 may, for example, be provided to communicate with a rail vehicle control system 7 or to transmit information to a passenger information system.
  • System 85 as another interface device to übermit ⁇ teln.
  • the rail vehicle control system 7 is an ATO application, ie an automatic shift ⁇ nenschreib interviewedung done with automatic intervention in the control of the railway vehicle 1 on the basis of transmitted data.
  • Another exemplary decentralized device can be described as
  • Sensor device 45 executed.
  • This may be, for example, a displacement encoder, a radar or a speedometer, the invention is not limited thereto.
  • a transmission device 55 is provided. This can be for example a Baiisenantenne or a coupling coil or simply a transmitter or receiver.
  • an operating and display element is provided in the Augustka ⁇ bine 5 65 purely by way of example.
  • Each of these decentralized devices 15, 25, 35, 45, 55, 65 comprises in this embodiment a multi-core processor 10, 20, 30, 40, 50, 60 each having a plurality of computing cores, in this embodiment by way of example four each, the inventions ⁇ tion is not limited thereto.
  • a referencing of the individual calculation cores in this figure is dispensed with, reference being made to the schematic representation in FIG. 2 for this purpose.
  • a decentralized computer 70 which comprises computing cores of different multi-core processors 10, 20, 30, 40 and accesses their computing power.
  • the remote computer 70 such ⁇ way performed in Figure 2, each part of the Rechenker ⁇ ne each multi-core processor 10, 20, 30, 40, 50, 60th
  • the multi-core processors 10, 20, 30, 40, 50, 60 are also connected to each other via a communication link 80, which may be configured as Ethernet or alternatively as a computer-computer connection.
  • the communication can take place on board the rail vehicle 1, for example via the communication network to which the decentralized devices are connected.
  • the Kommunikati ⁇ onstress 80 may be formed redundantly here, see the present FIG. 3
  • a radio control system 75 is integrated as a further interface device.
  • a corresponding multi-core processor can be used by the decentralized computer 70. More specifically, many multi-core processors or multi-core computers can in this or in other embodiments belong to the system be so provided in the rail vehicle, but the remote computer does not need to use a processor core in each Mehrkernpro ⁇ cessor or multi-core computer. It is thus also possible to realize embodiments according to the invention in which the decentralized computer uses only computing cores of some but not all of the multicore processors present in the rail vehicle.

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Abstract

Es wird ein Schienenfahrzeug (1) vorgeschlagen, welches eine Mehrzahl räumlich voneinander getrennter Mehrkernprozessoren (10, 20, 30, 40) mit jeweils mehreren Rechenkernen (10-1,..., 10-4; 20-1,..., 20-4; 30-1,..., 30-4; 40-1,..., 40-4) umfasst. Ferner umfasst das Schienenfahrzeug (1) einen dezentralen Rechner (70), welcher von mindestens zwei unterschiedlichen Mehrkernprozessoren (10, 20, 30, 40) jeweils mindestens einen Rechenkern (10-1,..., 10-4; 20-1,..., 20-4; 30-1,..., 30-4; 40- 1,..., 40-4) umfasst und für den Zugriff auf deren Rechenleis- tung ausgebildet ist, wobei die Mehrkernprozessoren (10, 20, 30, 40) über eine Kommunikationsverbindung (80) miteinander verbunden sind.

Description

Beschreibung
Schienenfahrzeug mit Mehrkernrechenleistung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug mit Mehrkernrechenleistung .
Für zukünftige Architekturen von Zugsicherungseinrichtungen sollen hochwertige Sicherheitssysteme verwendet werden. Dabei sollen insbesondere Schnittstellengeräte wie digitale In- put/Output-Geräte, Übertragungsgeräte wie beispielsweise Baiisenantennen, Sensorikgeräte wie Wegimpulsgeber oder Radar sowie in der Fahrerkabine verwendete Bedien- und Anzeigeele¬ mente als dezentrale Geräte ausgeführt werden.
Dazu ist ferner vorgesehen, die dezentralen Geräte über ein Kommunikationsnetzwerk, insbesondere ein Onboard- Kommunikationsnetzwerk, an einen zentralen Rechner anzubinden. Dieser zentrale Rechner soll meist als ein performanter Mehrkernprozessor ausgeführt sein, damit ein hochwertiges
Sicherheitssystem zur Anwendung kommen kann. Dabei sollte die Anzahl der Rechenkerne mehr als vier, insbesondere mindestens acht sein. Im Idealfall würden sechzehn Rechenkerne zur Verfügung gestellt werden beziehungsweise zur Anwendung kommen.
Problematisch ist dabei jedoch, dass Mehrkernprozessoren mit acht, sechzehn oder mehr Rechenkernen für Anwendungen auf Schienenfahrzeugen bislang nicht verfügbar sind. Dies wird sich voraussichtlich in absehbarer Zeit, also in den nächsten fünf bis zehn Jahren, auch nicht ändern. Der Grund dafür liegt im Wesentlichen an den zu erfüllenden Umweltanforderungen. Bei der hohen Verlustleistung von Mehrkernprozessoren mit acht oder mehr Rechenkernen lässt sich die Wahrung eines Temperaturbereichs für die umgebende Luft mit der oberen Grenze von 70°C bzw. von 85°C für maximal zehn Minuten nicht realisieren. Mit anderen Worten ausgedrückt kann die Temperatur solcher Rechenkerne nicht über maximal 10 Minuten in ei¬ nem Temperaturbereich von 70°C bzw. von 85°C gehalten werden. Die Wärmeabfuhr über freie Konvention an die umgebende Luft reicht zur Kühlung solcher Mehrkernprozessoren nicht aus. Eine aktive Kühlung durch Klimatisierung oder erzwungene Kon- vektion durch Lüfter ist aus Gründen der Verfügbarkeit für Sicherheitssysteme nicht akzeptabel.
Bisher werden daher Mehrkernprozessoren mit mehr als vier Rechenkernen auf Schienenfahrzeugen nicht eingesetzt. Bei speziellen für Schienenfahrzeuge konzipierten CPU-Baugruppen mit zwei oder maximale vier Rechenkernen liegt die maximale Ver¬ lustleistung in einem Bereich, bei der über freie Konvektion der umgebenden Luft die Wärme abgeführt werden kann und somit die geforderten Umweltbedingungen beziehungsweise Umweltanforderungen eben noch eingehalten werden können.
Die Aufgabe besteht somit darin, ein Schienenfahrzeug mit ei¬ ner performanten Mehrkernrechenleistung zur Verfügung zu stellen und dennoch die erforderlichen Umweltanforderungen einzuhalten .
Erfindungsgemäß wird ein Schienenfahrzeug zur Verfügung ge¬ stellt, welches eine Mehrzahl räumlich voneinander getrennter Mehrkernprozessoren mit jeweils mehreren Rechenkernen um- fasst. Ferner umfasst das Schienenfahrzeug einen dezentralen Rechner, welcher von mindestens zwei unterschiedlichen Mehrkernprozessoren jeweils mindestens einen Rechenkern umfasst und für den Zugriff auf deren Rechenleistung ausgebildet ist, wobei die Mehrkernprozessoren über eine Kommunikationsverbindung miteinander verbunden sind.
Ein dezentraler Rechner kann mit anderen Worten ausgedrückt als ein virtueller Zentralrechner bezeichnet werden, da er nicht im topologischen Sinne zentral ist aber als ein Zent¬ ralrechner fungieren kann. Mit noch anderen Worten ausge- drückt ist der dezentrale Rechner ein virtuelles Brain oder auch ein Server. Dieser dezentrale Rechner kann beispielsweise dezentrale Geräte steuern beziehungsweise kontrollieren. Mit räumlicher Trennung ist insbesondere umfasst, dass die Mehrkernprozessoren räumlich verteilt bzw. räumlich voneinander beabstandet angeordnet sind. Der dezentrale Rechner bil¬ det durch die Kommunikationsverbindung unter den Mehrkernprozessoren eine gemeinsame Recheneinheit aus.
Bevorzugt ist der dezentrale Rechner für den Zugriff auf die Rechenleistung der Rechenkerne ausgebildet, wenn die Rechenkerne dem dezentralen Rechner exklusiv oder aber auch nur anteilig zur Verfügung stehen.
Ein derartig ausgerüstetes Schienenfahrzeug hat den Vorteil, dass durch die räumliche Trennung der Mehrkernprozessoren die im Rahmen des Betriebs der Mehrkernprozessoren entstehende Verlustleistung über das Schienenfahrzeug verteilt ist und somit die oben beschriebenen Umweltanforderungen durch die
Verteilung der Verlustwärme eingehalten werden können, wobei dennoch ein performanter, also leistungsfähiger Rechner mit mehreren Rechenkernen und entsprechender Parallelisierungsfä- higkeit zur Verfügung gestellt wird. Dadurch kann auf dem de- zentralen Rechner beispielsweise ein hochwertiges Sicher¬ heitssystem ausgeführt beziehungsweise angewendet werden. Mit anderen Worten ausgedrückt kann mit einem solchen dezentralen Rechner ein hochwertiges Sicherheitssystem des Schienenfahrzeugs realisiert beziehungsweise zur Verfügung gestellt wer- den. Weitere Vorteile gegenüber einem zentralen Mehrkernpro¬ zessor sind eine erhöhte Gesamtverfügbarkeit und ein besserer MTBF-Wert. Mit dem MTBF-Wert ist ein Maß für die Zuverlässig¬ keit angegeben, wobei MTBF für die mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen steht. Ferner ergibt sich als weiterer Vorteil mit den räumlich verteilten Rechenkernen ein flexibles und skalierbares Redundanzkonzept. Insbesondere muss für eine Redundanz nicht ein kompletter zweiter mehrkerniger Zentralrechner vorgehalten werden. Bevorzugt umfasst der dezentrale Rechner eine Anzahl von mehr als vier, mindestens acht oder mindestens sechzehn Rechenker¬ nen. Insbesondere für die Anwendung von Sicherheitssystemen sind viele Rechenkerne, insbesondere acht oder sechzehn Re- chenkerne für den dezentralen Rechner erforderlich, was durch die vorliegende Verknüpfung von Rechenkernen verschiedener Mehrkernprozessoren gelingt. Zur Anwendung bestimmter Sicherheitssysteme von dem dezentralen Rechner sind beispielsweise acht oder auch sechzehn Rechenkerne erforderlich.
Des Weiteren bevorzugt umfassen die Mehrkernprozessoren jeweils eine Anzahl von maximal vier Rechenkernen. Mehrkernpro¬ zessoren mit einer solchen Anzahl von Rechenkernen haben eine in Schienenfahrzeugen maximal zulässige Verlustleistung, bei der über freie Konvektion der Luft die Wärme abgeführt werden kann. Somit können solche Mehrkernprozessoren auf einem
Schienenfahrzeug eingesetzt werden, wobei die Umweltanforde¬ rungen eingehalten werden. Darüber hinaus ist in modernen Schienenfahrzeugen der Einbauplatz für Komponenten, insbesondere für Rechnerkomponenten, und allgemein für große zentrale Geräte begrenzt. Es müssen kleine Ecken und Nischen zum Ein¬ bau genutzt werden, um möglichst viel Platz für Nutzlast, zum Beispiel für Fahrgäste des Schienenfahrzeuges, bereitstellen zu können. Durch eine wie zuvor beschriebene Verteilung der Mehrkernprozessoren ist es möglich, den speziellen Einbauanforderungen eines Schienenfahrzeugs gerecht zu werden und trotzdem die nötige hohe Rechenkapazität bereitzustellen. Vorzugsweise umfasst der dezentrale Rechner alle Rechenkerne aller Mehrkernprozessoren. Dadurch kann mit relativ geringem Einsatz von Hardware besonders effizient eine performante Re¬ chenleistung für den dezentralen Rechner zur Verfügung gestellt werden. Beispielsweise reichen dann vier Mehrkernpro- zessoren mit jeweils vier Rechenkernen aus, um einen dezentralen Rechner mit sechzehn Rechenkernen zur Verfügung zu stellen .
In einer besonderen Ausführungsform ist mindestens ein Mehr- kernprozessor von einem dezentralen Gerät umfasst, wobei der dezentrale Rechner jeweils alle oder nur einen Teil der Re¬ chenkerne dieses Mehrkernprozessors des dezentralen Geräts umfasst. Mit dezentralen Geräten sind beispielsweise Schnitt- Stellengeräte gemeint, welche über Mehrkernprozessoren verfü¬ gen. Bevorzugt sind mehrere solcher dezentralen Geräte mit mindestens einem Mehrkernprozessor im Schienenfahrzeug zur Verfügung gestellt. Bevorzugt sind diese dezentralen Geräte über das Schienenfahrzeug räumlich verteilt. Insbesondere be¬ vorzugt sind beispielsweise alle Rechenkerne von einem Mehr¬ kernprozessor des dezentralen Geräts von dem dezentralen Rechner nutzbar, während von einem anderen dezentralen Gerät zum Beispiel nur ein Teil der vorhandenen Rechenkerne von dem dezentralen Rechner nutzbar sind. Bevorzugt jedoch wird dabei von allen dezentralen Geräten nur ein bestimmter Teil bzw. Anteil der Rechenkerne von dem dezentralen Rechner genutzt. Als Vorteil ergibt sich insbesondere, dass vorhandene, mögli¬ cherweise ungenutzte Rechenleistung von im Schienenfahrzeug integrierten dezentralen Geräten als Rechenleistung dem dezentralen Rechner zur Verfügung gestellt wird. Dies erhöht die Effizienz. Dadurch wird auch der hardwaretechnische Auf¬ wand reduziert, da keine zusätzlichen Mehrkernprozessoren integriert werden müssen. Die dezentralen Geräte stellen dem dezentralen Rechner somit eine zusätzliche Rechenleistung zur Verfügung. Das Gesamtsystem ist dann entsprechend skalierbar. Bevorzugt bedeutet, dass ein Rechenkern durch den dezentralen Rechner nutzbar ist, dass der dezentrale Rechner auf die Re¬ chenleistung dieses Rechenkerns zugreifen und für die Ausfüh- rung von vorbestimmten Rechenprogrammen beziehungsweise für die Ausführung sonstiger, vorbestimmter Rechenschritte verwenden kann.
Vorzugsweise ist das dezentrale Gerät als ein digitales In- put/Output-Gerät und/oder als ein Sensorikgerät und/oder als ein Bedien- und Anzeigeelement und/oder als ein Übertragungs¬ gerät ausgebildet. Dies sind die bevorzugt auf einem Schie¬ nenfahrzeug zur Verfügung stehenden dezentralen Geräte. Bevorzugt ist der Mehrkernprozessor des dezentralen Geräts ein Mehrkernprozessor zur Kommunikation. Ein dezentrales Gerät kann typischerweise zwei Prozessoren beziehungsweise zwei Rechenkerne für spezifische Funktionen als Funktionsmodul des dezentralen Geräts und einen weiteren Prozessor beziehungsweise Rechenkern für die Kommunikation aufweisen. Letzterer ist dabei typischerweise als Mehrkernprozessor mit insbeson¬ dere vier Rechenkernen ausgebildet, wobei für die Kommunika- tion nicht alle Rechenkerne benötigt werden. Somit können beispielsweise zwei bis drei Rechenkerne des Mehrkernprozes¬ sors für eine Kommunikation dem dezentralen Rechner zur Verfügung gestellt werden. Bevorzugt sind die Mehrkernprozessoren des dezentralen Rechners untereinander mittels eines Kommunikationsnetzwerkes verbunden. Ferner bevorzugt sind die Mehrkernprozessoren des dezentralen Rechners untereinander mittels eines performanten Kommunikationsnetzwerkes verbunden. Vorzugsweise sind die Mehrkernprozessoren des dezentralen Rechners untereinander mittels Ethernet verbunden. Vorzugsweise sind die Mehrkern¬ prozessoren des dezentralen Rechners untereinander über ein performantes Ethernet verbunden. Ferner bevorzugt findet hierbei mindestens ein sogenanntes Switch als Kopplungsele- ment Anwendung. Als Switch - vom Englischen für Schalter, Umschalter oder Weiche - wird hierbei ein Kopplungselement be¬ zeichnet, das Netzwerksegmente miteinander verbindet. Auf diese Weise kann eine effiziente Kommunikation zwischen den Mehrkernprozessoren erfolgen.
Bevorzugt sind die Mehrkernprozessoren des dezentralen Rechners untereinander mittels Rechner-Rechner-Verbindungen verbunden. Hier können beispielsweise die Verbindungen in
Meshed-Architektur realisiert werden, wobei die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Rechner-Rechner-Verbindungen ermöglichen einen effizienten Austausch von Daten zwischen den Mehrkernprozessoren .
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbei- spiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug nach einer ersten Ausführungsform,
Figur 2 ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug nach einer zweiten Ausführungsform, und
Figur 3 ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug nach einer dritten Ausführungsform.
In der Figur 1 ist ein Schienenfahrzeug 1 nach einer ersten Ausführungsform gezeigt. Das Schienenfahrzeug 1 umfasst dabei eine Mehrzahl räumlich voneinander getrennter Mehrkernprozessoren 10, 20, 30, 40. In der vorliegenden Ausführung sind rein beispielhaft vier Mehrkernprozessoren gezeigt 10, 20, 30, 40, wobei die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Jeder Mehrkernprozessor 10, 20, 30, 40 weist dabei jeweils mehrere Rechenkerne 10-1, 10-4; 20-1, 20-4; 30-1,
30-4; 40-1, 40-4 auf. In der vorliegenden Ausführung umfasst jeder Mehrkernprozessor 10, 20, 30, 40 rein beispielhaft vier Rechenkerne 10-1, 10-4; 20-1, 20-4; 30-1, ... 30-4; 40-1, 40-4, wobei die Erfindung nicht darauf be¬ schränkt ist.
Ferner umfasst das Schienenfahrzeug 1 einen dezentralen Rech¬ ner 70, welcher von mindestens zwei unterschiedlichen Mehr- kernprozessoren 10, 20, 30, 40 jeweils mindestens einen Re¬ chenkern 10-1, 10-4; 20-1, 20-4; 30-1, 30-4; 40-1,
40-4 umfasst und für den Zugriff auf deren Rechenleistung ausgebildet ist. Dabei sind die Mehrkernprozessoren 10, 20, 30, 40 über eine Kommunikationsverbindung 80 miteinander ver- bunden.
In der vorliegenden Ausführungsform umfasst der dezentrale Rechner 70 rein beispielhaft jeweils vier Rechenkerne 10-1, ..., 10-4; 20-1, ..., 20-4; 30-1, ..., 30-4; 40-1, ..., 40-4 pro Mehrkernprozessor 10, 20, 30, 40 und weist somit rein bei¬ spielhaft sechzehn Rechenkerne auf. Das Schienenfahrzeug 1 hat den Vorteil, dass durch die räum¬ liche Trennung der Mehrkernprozessoren 10, 20, 30, 40 die Verlustleistung über das Schienenfahrzeug 1 verteilt ist. Dennoch wird ein performanter, d. h. leistungsfähiger, dezentraler Rechner 70 mit mehreren Rechenkernen, beispielswei- se sechzehn Rechenkernen 10-1, 10-4; 20-1, 20-4; 30-1,
30-4; 40-1, 40-4 zur Verfügung gestellt. Dieser kann als virtueller Zentralrechner bzw. als virtuelles Brain eines Kommunikationsnetzwerks agieren. Beispielsweise kann dieser dezentrale Rechner 70 die Rolle eines Servers bzw. Hosts ein- nehmen und entsprechende Aufgaben an verteilte Prozessoren bzw. Rechner oder dezentrale Geräte vergeben. Insbesondere kann auf diesem dezentralen Rechner 70 ein hochwertiges
Sicherheitssystem angewendet bzw. ausgeführt werden, welches hohe Rechenkapazitäten und/oder Parallelisierungsanforderun- gen von mehreren Rechenkernen wie beispielsweise von acht oder sechzehn oder von mehr Rechenkernen 10-1, 10-4; 20-1,
20-4; 30-1, 30-4; 40-1, 40-4 benötigt.
Bevorzugt weist der dezentrale Rechner 70 eine Anzahl von mehr als vier, mindestens acht oder mindestens sechzehn Re¬ chenkernen 10-1, 10-4; 20-1, 20-4; 30-1, 30-4; 40-1,
40-4 auf. In der vorliegenden beispielhaften Ausführung sind sechzehn Rechenkerne zu einem dezentralen Rechner 70 zu- sammengefasst .
Die Mehrkernprozessoren 10, 20, 30, 40 können dabei bevorzugt jeweils eine Anzahl von maximal vier Rechenkernen 10-1,
10-4; 20-1, 20-4; 30-1, 30-4; 40-1, 40-4 umfassen. Mehrkernprozessoren 10, 20, 30, 40 mit einer solchen Anzahl von Rechenkernen 10-1, 10-4; 20-1, 20-4; 30-1, 30-4;
40-1, 40-4 haben eine maximale Verlustleistung, bei der über freie Konvektion der Luft die Wärme abgeführt werden kann. Somit können solche Mehrkernprozessoren unter Einhai- tung von Umweltanforderungen gerade noch auf dem Schienenfahrzeug 1 eingesetzt werden.
Bevorzugt kann der dezentrale Rechner 70 alle Rechenkerne 10- 1, 10-4; 20-1, 20-4; 30-1, 30-4; 40-1, 40-4 aller
Mehrkernprozessoren 10, 20, 30, 40 umfassen. Vorteilhaft wird dabei bei vorgegebenem Hardwareeinsatz eine maximale Rechenleistung bzw. Rechenperformance für den dezentralen Rechner 70 breitgestellt. Beispielsweise werden in der vorliegenden Ausführung mittels lediglich vier Mehrkernprozessoren 10, 20, 30, 40 dem dezentralen Rechner 70 sechzehn Rechenkerne 10-1,
10-4; 20-1, 20-4; 30-1, 30-4; 40-1, 40-4 zur Verfügung gestellt. In einer Ausführungsvariante sind die Mehrkernprozessoren 10, 20, 30, 40 des dezentralen Rechners 70 untereinander mittels Ethernet verbunden. Dabei können beispielsweise Switches zum effizienten Datentransfer und zur Vermeidung von Datentrans- ferkollisionen zum Einsatz kommen. In einer anderen Ausfüh- rungsform können die Mehrkernprozessoren 10, 20, 30, 40 des dezentralen Rechners 70 untereinander mittels Rechner- Rechner-Verbindungen verbunden sein, wobei beispielsweise Meshed-Architektur Anwendung findet. Die Mehrkernprozessoren anderer Ausführungsbeispiele können aber auch über ganz ande- re Kommunikationsnetzwerte drahtlos oder drahtgebunden mitei¬ nander verbunden sein.
Hier und auch in den folgenden Figuren wird lediglich aus Übersichtsgründen auf eine Darstellung von dem Fachmann be- kannten entsprechenden Speicherstrukturen und weiteren Hardwarekomponenten verzichtet.
In der Figur 2 ist ein Schienenfahrzeug 1 nach einer zweiten Ausführungsform gezeigt. In dieser Ausführungsform ist min- destens ein Mehrkernprozessor 10, 20, 30, 40, 50, 60 von ei¬ nem dezentralen Gerät 15, 25, 35, 45, 55, 65 umfasst. Der de¬ zentrale Rechner 70 kann dabei jeweils alle oder nur einen Teil der Rechenkerne 10-1, 10-4; 20-1, 20-4; 30-1, 30-4; 40-1, ..., 40-4; 50-1, ..., 50-4; 60-1, ..., 60-4 dieses Mehrkernprozessors 10, 20, 30, 40, 50, 60 des dezentralen Ge¬ räts 15, 25, 35, 45, 55, 65 umfassen. In der vorliegenden, konkretisierten Ausführungsform umfassen dabei rein beispielhaft alle dezentralen Geräte 15, 25, 35, 45, 55, 65 jeweils einen Mehrkernprozessor 10, 20, 30, 40, 50, 60. Rein beispielhaft sind dabei sechs dezentrale Geräte 15, 25, 35, 45, 55, 65 und entsprechend sechs Mehrkernprozes- soren 10, 20, 30, 40, 50, 60 vorgesehen, wobei die Erfindung nicht darauf beschränkt ist und auch andere Konstellationen von der Erfindung umfasst sind. Beispielsweise kann eine Mi¬ schung von in dezentralen Geräten 15, 25, 35, 45, 65 integrierten Mehrkernprozessoren 10, 20, 30, 40, 50, 60 und sepa- raten Mehrkernprozessoren bereitgestellt werden.
Von dem dezentralen Rechner 70 sind ferner in dieser Ausführungsform stets nur ein Teil der Rechenkerne 10-1, 10-4; 20-1, 20-4; 30-1, 30-4; 40-1, 40-4; 50-1, 50-4; 60-1, 60-4 der Mehrkernprozessoren 10, 20, 30, 40, 50, 60 umfasst. In dieser beispielhaften Ausführungsform sind von dem dezentralen Rechner 70 je Mehrkernprozessor 10, 20, 30, 40, 50, 60 zwei oder drei Rechenkerne 10-1, 10-4; 20-1,
20-4; 30-1, 30-4; 40-1, 40-4; 50-1, 50-4; 60-1, 60-4 umfasst, siehe dazu die als nicht-schraffierten Felder angezeigten Rechenkerne in der Figur 2.
Ganz konkret greift der dezentrale Rechner 70 beispielsweise auf drei Rechenkerne 10-1, 10-2, 10-3 des ersten Mehrkernpro- zessors 10 des ersten dezentralen Geräts 15 zu, auf zwei Re¬ chenkerne 20-1, 20-2 des zweiten Mehrkernprozessors 20 des zweiten dezentralen Geräts 25 zu, auf drei Rechenkerne 30-1, 30-2, 30-3 des dritten Mehrkernprozessors 30 des dritten de¬ zentralen Geräts 35 zu, auf drei Rechenkerne 40-1, 40-2, 40-3 des vierten Mehrkernprozessors 40 des vierten dezentralen Ge¬ räts 45 zu, auf zwei Rechenkerne 50-1, 50-2 des fünften Mehr¬ kernprozessors 50 des fünften dezentralen Geräts 55 zu und auf drei Rechenkerne 60-1, 60-2, 60-3 des sechsten Mehrkern- Prozessors 60 des sechsten dezentralen Geräts 65 zu. Insge¬ samt ergibt sich somit auch in diesem Beispiel ein
performanter dezentraler Rechner 70 mit sechzehn Rechenkernen. Die Erfindung ist dabei nicht auf eine derartige bei- spielhafte Aufteilung beschränkt.
Alternativ können von einzelnen Mehrkernprozessoren oder von allen Mehrkernprozessoren jeweils alle Rechenkerne 10-1, 10-4; 20-1, 20-4; 30-1, 30-4; 40-1, 40-4; 50-1, 50-4; 60-1, 60-4 von dem dezentralen Rechner 70 umfasst sein .
Analog zu Figur 1 sind die Mehrkernprozessoren 10, 20, 30, 40, 50, 60 über eine Kommunikationsverbindung 80 miteinander verbunden, also insbesondere über eine Ethernet-Verbindung oder über eine entsprechende Rechner-Rechner-Verbindung.
Bei den dezentralen Geräten kann es sich vornehmlich um
Schnittstellengeräte handeln. Konkreter ausgedrückt kann es sich bei den dezentralen Geräten jeweils um ein digitales In- put/Output-Gerät , ein Sensorikgerät , ein Bedien- und Anzeige¬ element oder ein Übertragungsgerät handeln, wobei die Erfin¬ dung nicht darauf beschränkt ist. Auch beispielsweise ein Ra¬ diokontrollsystem oder ein Fahrgastinformationssystem kann hierzu verwendet werden. Dezentrale Geräte sind dabei insbe¬ sondere Schnittstellengeräte.
Dezentrale Geräte 15, 25, 35, 45, 55, 65 umfassen typischer¬ weise mehrere Prozessoren beziehungsweise Rechenkerne. Bei- spielsweise können bestimmte Prozessoren beziehungsweise Re¬ chenkerne für deren spezifische Funktion, auch vitale Funkti¬ onen genannt, des jeweiligen dezentralen Geräts 15, 25, 35, 45, 55, 65 verwendet werden. Ein weiterer Prozessor kann dabei typischerweise für die Kommunikation zuständig sein. Die- ser Prozessor kann dabei bevorzugt als ein Mehrkernprozessor 10, 20, 30, 40, 50, 60 mit beispielsweise vier Rechenkernen ausgebildet sein, wobei typischerweise für die Kommunikation nur ein Rechenkern benötigt wird. Somit weist der Mehrkern- Prozessor 10, 20, 30, 40, 50, 60 zur Kommunikation ungenutzte Rechenkerne 10-1, 10-4; 20-1, 20-4; 30-1, 30-4; 40-
1, 40-4; 50-1, 50-4; 60-1, 60-4 auf, auf welche der dezentrale Rechner 70 zum Erhalt beziehungsweise zur Erlan- gung von Rechenleistung zugreifen kann. Dabei wird die Funktionsweise des dezentralen Geräts 15, 25, 35, 45, 55, 65 nicht eingeschränkt, sondern es werden von dem dezentralen Rechner 70 lediglich freie bzw. ungenutzte Rechenkapazitäten des dezentralen Geräts 15, 25, 35, 45, 55, 65 genutzt. Vor- teilhaft müssen in einem solchen verteilten System somit beispielsweise keine neuen Hardwarekomponenten wie Verdrahtungen und zusätzliche Rechenstrukturen bereitgestellt werden.
In der Figur 3 ist ein Schienenfahrzeug 1 nach einer dritten Ausführungsform gezeigt. Die Darstellung umfasst dabei Teile einer Zugsicherungseinrichtung. Insbesondere zeigt die Figur 3 ein Schienenfahrzeug 1 mit einer Mehrzahl räumlich vonei¬ nander getrennter Mehrkernprozessoren 10, 20, 30, 40, 50, 60, wobei rein beispielhaft und ohne Einschränkung der Erfindung sechs Mehrkernprozessoren 10, 20, 30, 40, 50, 60 in dem
Schienenfahrzeug 1 vorgesehen sind. Diese sind ferner in die¬ ser Ausführungsform beispielhaft in über das Schienenfahrzeug 1 verteilten dezentralen Geräten 15, 25, 35, 45, 55, 65 integriert .
Die dezentralen Geräte 15, 25, 35, 45, 55, 65 umfassen hier¬ bei rein beispielhaft ein erstes Input/Output-Gerät 15 und ein zweites Input/Output Gerät 25, wobei letzteres beispiels¬ weise redundant zum ersten Input/Output-Gerät 15 ausgebildet sein kann. Die beiden Input/Output-Geräte 15, 25, typischer¬ weise digitale Input-Output-Geräte, können hierbei zur bidi¬ rektionalen Kommunikation mit einer Fahrerkabine 5 eingesetzt werden. Zum Beispiel können Steuersignale oder Warnsignale zur und von der Fahrerkabine 5 übermittelt werden.
Ein drittes Input/Output-Gerät 35 kann beispielhaft dafür vorgesehen sein, mit einem Schienenfahrzeugsteuersystem 7 zu kommunizieren oder Informationen an ein Fahrgastinformations- System 85 als ein weiteres Schnittstellengerät zu übermit¬ teln. Beispielsweise kann durch das Schienenfahrzeugsteuersystem 7 eine ATO-Anwendung, d. h. eine automatische Schie¬ nenfahrzeugsteuerung mit automatischen Eingriffen in die Steuerung des Schienenfahrzeugs 1 auf Basis von übermittelten Daten erfolgen.
Ein weiteres beispielhaftes dezentrales Gerät kann als
Sensorikgerät 45 ausgeführt sein. Dies kann beispielsweise ein Wegimpulsgeber, ein Radar oder ein Geschwindigkeitsmesser sein, wobei die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Des Weiteren ist ein Übertragungsgerät 55 vorgesehen. Dies kann beispielsweise eine Baiisenantenne oder eine Koppelspule oder einfach ein Sender bzw. Empfänger sein. Ferner ist rein bei- spielhaft ein Bedien- und Anzeigeelement 65 in der Fahrerka¬ bine 5 vorgesehen.
Jedes dieser dezentralen Geräte 15, 25, 35, 45, 55, 65 um- fasst dabei in dieser Ausführungsform einen Mehrkernprozessor 10, 20, 30, 40, 50, 60 mit jeweils mehreren Rechenkernen, in dieser Ausführung beispielhaft jeweils vier, wobei die Erfin¬ dung nicht darauf beschränkt ist. Aus Übersichtsgründen ist auf eine Referenzierung der einzelnen Rechenkerne in dieser Figur verzichtet, wobei hierzu auf die schematische Darstel- lung in Figur 2 verwiesen wird.
Analog zu Figur 2 ist ein dezentraler Rechner 70 vorgesehen, welcher Rechenkerne von unterschiedlichen Mehrkernprozessoren 10, 20, 30, 40 umfasst und auf deren Rechenleistung zugreift. Insbesondere umfasst der dezentrale Rechner 70, wie beispiel¬ haft in Figur 2 ausgeführt, jeweils einen Teil der Rechenker¬ ne je Mehrkernprozessor 10, 20, 30, 40, 50, 60.
Insbesondere sind die verschiedenen dezentralen Geräte 15, 25, 35, 45, 55, 65 und damit auch die verschiedenen Mehrkern¬ prozessoren 10, 20, 30, 40, 50, 60 räumlich voneinander getrennt, insbesondere räumlich voneinander beabstandet bezie¬ hungsweise über das Schienenfahrzeug 1 räumlich verteilt. Vorteilhaft ergibt sich dadurch eine vorhandene hohe Rechen¬ leistung mit vielfacher Parallelisierungsfähigkeit für den dezentralen Rechner 70, wobei dennoch durch Verteilung der Verlustleistung über das Schienenfahrzeug 1 die Umweltanfor- derungen eingehalten werden. Insbesondere können von dem dezentralen Rechner anforderungsstarke Sicherheitssysteme ange¬ wendet bzw. ausgeführt werden.
Die Mehrkernprozessoren 10, 20, 30, 40, 50, 60 sind ferner über eine Kommunikationsverbindung 80 miteinander verbunden, welche als Ethernet oder alternativ als Rechner-Rechner- Verbindung ausgebildet sein können. In der vorliegenden Ausführung kann die Kommunikation beispielsweise über das Kommunikationsnetz, an das die dezentralen Geräte angebunden sind, an Board des Schienenfahrzeugs 1 erfolgen. Die Kommunikati¬ onsverbindung 80 kann hierbei redundant ausgebildet sein, siehe die vorliegende Figur 3.
Ferner ist in dem Schienenfahrzeug 1 rein beispielhaft ein Radiokontrollsystem 75 als ein weiteres Schnittstellengerät integriert. Auch hier kann, wenn in Figur 3 auch nicht explizit eingezeichnet, ein entsprechender Mehrkernprozessor von dem dezentralen Rechner 70 genutzt werden. Genauer ausgedrückt können in diesem oder in anderen Ausführungsbeispielen viele Mehrkernprozessoren beziehungsweise Mehrkern-Rechner zum System gehören, also im Schienenfahrzeug vorgesehen sein, aber der dezentrale Rechner muss nicht in jedem Mehrkernpro¬ zessor beziehungsweise Mehrkern-Rechner einen Rechenkern nutzen. Es können also auch erfindungsgemäße Ausführungsbeispie- le realisiert werden, in welchen der dezentrale Rechner nur Rechenkerne von einigen, aber nicht von allen im Schienenfahrzeug vorhandenen Mehrkernprozessoren nutzt.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungs- beispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
Schienenfahrzeug (1), umfassend:
- eine Mehrzahl räumlich voneinander getrennter Mehrkernprozessoren (10, 20, 30, 40) mit jeweils mehreren Re¬ chenkernen (10-1, 10-4; 20-1, 20-4; 30-1, 30- 4; 40-1, 40-4);
- einen dezentralen Rechner (70), welcher von mindestens zwei unterschiedlichen Mehrkernprozessoren (10, 20, 30, 40) jeweils mindestens einen Rechenkern (10-1, 10-4; 20-1, 20-4; 30-1, 30-4; 40-1, 40-4) umfasst und für den Zugriff auf deren Rechenleistung ausgebildet ist, wobei die Mehrkernprozessoren (10, 20, 30, 40) über eine Kommunikationsverbindung (80) miteinander verbunden sind.
2. Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 1, wobei der dezentrale Rechner (70) eine Anzahl von mehr als vier, mindestens acht oder mindestens sechzehn Rechenkernen (10-1, 10-4; 20-1,
20-4; 30-1, 30-4; 40-1, 40-4; 50-1, 50-4; 60-1,
60-4) umfasst.
3. Schienenfahrzeug (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Mehrkernprozessoren (10, 20, 30, 40, 50, 60) je¬ weils eine Anzahl von maximal vier Rechenkernen (10-1, 10- 4; 20-1, 20-4; 30-1, 30-4; 40-1, 40-4; 50-1, 50-
4; 60-1, 60-4) umfassen. 4. Schienenfahrzeug (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der dezentrale Rechner (70) alle Rechenkerne (10-1, 10-4; 20-1, 20-4; 30-1, 30-4; 40-1, 40-4; 50-1,
50-4; 60-1, 60-4) aller Mehrkernprozessoren (10, 20, 30,
40, 50, 60) umfasst.
5. Schienenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wo¬ bei mindestens ein Mehrkernprozessor (10, 20, 30, 40, 50, 60) von einem dezentralen Gerät (15, 25, 35, 45, 55, 65) umfasst ist, und wobei der dezentrale Rechner (70) jeweils alle oder nur einen Teil der Rechenkerne (10-1, 10-4; 20-1, 20-4;
30-1, 30-4; 40-1, 40-4; 50-1, 50-4; 60-1, 60-4) dieses Mehrkernprozessors (10, 20, 30, 40, 50, 60) des de- zentralen Geräts (15, 25, 35, 45, 55, 65) umfasst.
6. Schienenfahrzeug (1) nach Anspruch 5, wobei das dezentrale Gerät (15, 25, 35, 45, 55, 65) als ein digitales In- put/Output-Gerät (15, 25, 35) und/oder als ein Sensorikgerät (45) und/oder als ein Bedien- und Anzeigeelement (65)
und/oder als ein Übertragungsgerät (55) ausgebildet ist.
7. Schienenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 6, wo¬ bei der Mehrkernprozessor (10, 20, 30, 40, 50, 60) des de- zentralen Geräts (15, 25, 35, 45, 55, 65) ein Mehrkernprozes¬ sor (10, 20, 30, 40, 50, 60) zur Kommunikation ist.
8. Schienenfahrzeug (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Mehrkernprozessoren (10, 20, 30, 40, 50, 60) des dezentralen Rechners (70) untereinander mittels eines Kommu¬ nikationsnetzwerks verbunden sind.
9. Schienenfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wo¬ bei die Mehrkernprozessoren (10, 20, 30, 40, 50, 60) des de- zentralen Rechners (70) untereinander mittels Rechner- Rechner-Verbindungen verbunden sind.
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