PikeOS

PikeOS ist ein Echtzeitbetriebssystem des Unternehmens SYSGO. Es bietet einen auf einem Separation-Kernel basierenden Hypervisor mit mehreren Partitionstypen für viele andere Betriebssysteme (sogenannte Gastbetriebssysteme / Guest OS) und Anwendungen. PikeOS ermöglicht Benutzern die Erstellung zertifizierbarer intelligenter Geräte für das Internet der Dinge entsprechend der Qualitäts- und Sicherheitsstandards verschiedener Branchen, hauptsächlich der Avionik, Automotive, dem Bahnwesen, Medizintechnik und der Industrie 4.0. Für sicherheitskritische Echtzeitanwendungen auf Controller-basierten Systemen ohne Memory Management Unit (MMU), aber mit Memory Protection Unit (MPU) ist PikeOS for MPU verfügbar.

Details

PikeOS kombiniert ein Echtzeitbetriebssystem mit einer Virtualisierungsplattform und einer Eclipse-basierten integrierten Entwicklungsumgebung (IDE – Integrated Development Environment) für eingebettete Systeme. Das PikeOS-Echtzeibetriebssystem wurde für sicherheitskritische Anwendungen mit Zertifizierungsanforderungen in den Bereichen Luft- und Raumfahrt / Verteidigung, Automobil- und Transportwesen, Industrielle Automation & Medizin, Netzwerkinfrastruktur und Verbraucherelektronik entwickelt. Neben den Safety-Vorzertifizierungen ist der PikeOS Separation Kernel (Version 5.1.3) gegen den Security-Standard Common Criteria auf Stufe EAL5+ zertifiziert.

PikeOS kann Anwendungen mit unterschiedlichen Sicherheitsstufen durch die räumliche und zeitliche Trennung mittels Softwarepartitionen gleichzeitig sicher auf derselben Plattform ausführen. Eine Softwarepartition kann als Container mit vorab zugewiesenen Berechtigungen betrachtet werden, der Zugriff auf Speicher, CPU-Zeit, Ein-/Ausgaben, aber auch auf eine vordefinierte Liste von PikeOS-Services haben kann. Bei PikeOS bezieht sich der Ausdruck „Applikation“ auf ein ausführbares Programm, das mit der PikeOS-API-Bibliothek (API – Application Programming Interface) verlinkt ist und als Prozess innerhalb einer Partition ausgeführt wird. Dank der PikeOS-API können Anwendungen von einfachen Regelkreisen bis hin zu kompletten paravirtualisierten Guest OS wie Linux oder Hardware-virtualisierten Guest OS reichen.

Softwarepartitionen werden auch als virtuelle Maschinen bezeichnet, da es möglich ist, ein komplettes Guest OS in einer Partition zu implementieren, die unabhängig von anderen Partitionen ausgeführt wird und daher Anwendungsfälle mit gemischter Kritikalität handhaben kann. PikeOS kann als Typ-1-Hypervisor betrachtet werden.

Unterstützte Toolchain / CODEO IDE

Die Eclipse-basierte CODEO-IDE unterstützt Systemarchitekten mithilfe von grafischen Konfigurationstools, die alle Komponenten bereitstellen, die Softwareingenieure zur Entwicklung eingebetteter Anwendungen benötigen, sowie umfassende Assistenten für eine zeitsparende und kostengünstige integrierte Projektentwicklung:

• Geführte Konfiguration
• Remote Debugging (bis hinunter auf die Ebene der Hardwareanweisungen)
• Target (Zielhardware) Monitoring
• Bereitstellung von Remoteanwendungen
• Timing-Analyse

Durch mehrere spezielle Ansichten zur grafischen Bearbeitung behält der Systemintegrator immer den Überblick über wichtige Aspekte der PikeOS-Systemkonfiguration. Angezeigt werden Partitionstypen, die Terminierung, Kommunikationskanäle, der gemeinsam genutzte Speicher und die E/A-Gerätekonfiguration innerhalb von Partitionen. Projekte können mithilfe wiederverwendbarer Templates definiert und an die Entwicklungsgruppen verteilt werden. Benutzer können im Entwicklungsprozess vordefinierte Komponenten für ihr Projekt verwenden und auch andere Komponenten definieren und hinzufügen.

Für PikeOS unterstützte Zertifizierungsstandards

Safety:

• DO-178C
• EN 50128 / EN 50657
• IEC 61508
• ISO 26262
• IEC 62304

Security:

• Common Criteria
• SAR

Partnersystem

Folgende Hersteller supporten PikeOS (Auszug):

• Board-Lieferanten: Curtiss-Wright Controls Embedded Computing, Kontron, MEN, ABACO
• Silicon-Lieferanten: NXP, Renesas, TI, Xilinx, Infineon, Nvidia, Intel
• Software-Partner: CoreAVI, Aicas, AdaCore, ANSYS, RTI, PrismTech, Datalight, Systerel, Imagination Technologies, RAPITA
• Tool-Partner: Lauterbach, Vector Software, Rapita, iSYSTEM
• Unterstützte Architekturen: ARM, PPC, x86, SPARC, RISCV

Unterstützte Guest OS

• Linux oder Android (idealerweise SYSGOs Linux-Distribution ELinOS)
• POSIX PSE51 mit PSE52 Erweiterung
• ARINC 653
• RTEMS
• Java
• AUTOSAR
• Ada (inkl. Ravenscar Profil)
• und weitere

End-of-Life-Überblick PikeOS

Erläuterung:

„Candidate“ bedeutet, dass derzeit darüber diskutiert wird, wann und wie der EOL-Prozess für diese Version begonnen wird.

„LTS“ bedeutet, dass langfristiger Support verfügbar ist

„Aktuell“ bedeutet aktuelle Version

„Planned“ bedeutet die nächste geplante Version

Weblinks

• Joachim Kroll: PikeOS von Sysgo: Betriebssystem für Safety und Security, Elektronik (Zeitschrift), 2. August 2016
• PikeOS Datenblatt (PDF; 204 kB)
• PikeOS Flyer (PDF; 302 kB)
• Sebastian Gerstl: PikeOS nun auch als KI-basierte automobile Softwareplattform im Einsatz, Embedded Software-Engineering, 5. September 2017
• Ralph Hülsenbusch: Embedded-Betriebssystem PikeOS mit Hardware-Virtualisierung, iX – Magazin für professionelle Informationstechnik, 18. Juli 2014
• Wolfram Funk: Sysgo entwickelt RTOS für sicherheitskritische Controller-basierte Systeme, SECTANK, 26. Oktober 2021
• PikeOS Produktseite
• PikeOS End-of-Life (PDF)
• SYSGO Website
• PikeOS for MPU Produktseite

Einzelnachweise

1. ↑ https://www.sysgo.com/pikeos