51本色

Stellen Sie sich vor, Sie wollen Ihren besten Freund besuchen. Dieser wohnt in einer anderen Stadt und Sie fahren bei sch枚nem Wetter mit etwa 130 km/h auf der Autobahn. Regelm盲ssig kontrollieren Sie mit Hilfe der Hinweisschilder am Stra脽enrand, wo Sie sich befinden und wie weit es noch bis zum Ziel ist. Am Ziel ist die Ausfahrt der Autobahn mit Schildern markiert: Das erste Schild befindet sich 1000 m vor der Ausfahrt, das zweite 500 m und nach 300 m erhalten Sie alle 100 m einen Hinweis wo Sie sich befinden. W盲hrend Sie so Ihre Position bestimmen, kontrollieren Sie mit einem kurzen Blick auf die Geschwindigkeitsanzeige wie schnell Sie fahren. Regelm盲ssig wechseln Sie den Blick zwischen Geschwindigkeitsanzeige und Stra脽enrand. Sie bremsen, um die Ausfahrt nicht zu verpassen und mit Ihrem Fahrzeug die Kurve der Ausfahrt bew盲ltigen zu k枚nnen. Auch dabei kontrollieren Sie regelm盲ssig die Geschwindigkeitsanzeige. In dieser Zeit blicken Sie nicht auf die Stra脽e und am Ende der Ausfahrt bremsen Sie punktgenau, um an der Zubringerstra脽e anzuhalten.

Und jetzt stellen Sie sich bitte vor, Sie rasten in einer Raumkapsel mit 36.000 km/h auf den Mond zu. Keine Hinweisschilder weit und breit. Lediglich die Mondoberfl盲che, die langsam immer gr枚脽er wird. Jede Sekunde reduziert sich die Entfernungsangabe zum Mond um 10 km. Um nicht am Mond vorbeizufliegen oder auf dem Mond zu zerschellen, m眉ssen Sie exakt in die Mondumlaufbahn einschwenken. Dazu m眉ssen Sie direkt an der nicht vorhandenen 100 m Markierung abbremsen. Aber bremsen k枚nnen Sie nur, indem Sie ein Triebwerk z眉nden. Dazu muss eine Pumpe Treibstoff in eine Brennkammer pumpen, so dass das Triebwerk 0,5 s nach dem Z眉ndbefehl z眉ndet. Ihr Copilot z盲hlt langsam den Countdown runter, und bei Null sollen Sie das Triebwerk z眉nden. Exakt bei Null! Wenn Sie den Knopf 1/10 s zu sp盲t dr眉cken, sind Sie um 1 km zu weit geflogen. Wenn Ihr Copilot eine Winkelmessung mit dem Mond vornimmt und daf眉r 2 s braucht, um zu entscheiden wann er das z盲hlen beginnt, dann sind Sie 20 km am Ziel vorbeigeschossen. In exakt dieser Situation befanden sich Neil Amstrong, Buzz Aldrin und Michael Collins am 20. Juli 1969. Diese M盲nner waren Kampfpiloten und Ingenieure. Die besten, die nach jahrelangen Trainings und Auswahlverfahren 眉brig blieben. Man kann also nicht sagen, dass diese M盲nner langsam im Denken sind. Aber ohne einen Bordcomputer h盲tten sie keine Chance gehabt, auf dem Mond zu landen und heil zur Erde zur眉ckzukehren. Die Bahnberechnungen in der notwendig kurzen Zeit zu berechnen, war nur mit einer Rechenmaschine m枚glich. Da aber selbst das Eingeben einer Zahl in den Computer Bahnabweichungen von 眉ber 10 km zur Folge h盲tten, musste der Computer direkt mit dem Raumschiff und seinen Navigationsystemen und Triebwerken gekoppelt werden. Triebwerksz眉ndungen mussten automatisch durchgef眉hrt werden und der Computer musste festgelegte Fristen f眉r alle seine Berechnungen einhalten. Auch die Steuerung durch den Piloten erfolgte nur 眉ber den Computer. Die Steuerung eines Fahrzeug 眉ber einen Computer nennt man ein Fly-by-Wire System. Was heute in jedem Verkehrsflugzeug zur Standardausr眉stung geh枚rt und inzwischen selbst f眉r Kraftfahrzeuge entwickelt wird, war damals v枚llig neu aber unbedingt notwendig. Einen Computer wie den Bordcomputer des Raumschiffs Columbia nennt man heute ein eingebettetes Echtzeitsystem.

Schauen wir noch einmal auf Neil Armstrong und Buzz Aldrin. Inzwischen haben sie die Mondumlaufbahn erreicht und mit ihrer Mondlandef盲hre den Landeanflug begonnen. Um kontrolliert auf dem Mond landen zu k枚nnen, musste noch einmal die H枚he mit einem Radar gemessen und dieser Delta H genannte H枚henwert in den Computer 眉bernommen werden. Zu diesem Zweck musste Buzz Aldrin Programm 16 aktivieren. Etwa 30 s nach aktivieren des neuen Programms schaltete sich der Landecomputer aus, meldete dies durch blinken einer roten Lampe mit der Aufschrift MASTER ALARM und startete neu. Genau so wie viele es von ihrem Personal Computer kennen. Erinnern sie sich kurz: Die Raumf盲hre kann nur 眉ber den Bordcomputer gesteuert werden. Die Erde ist 300.000 km entfernt und die Ingenieure im Kontrollzentrum schlagen in Handb眉chern nach, welche Ursache wohl der auf dem Display und den Konsolen angezeigte Programmfehler 1201 hat. Wie sich rausstellen sollte bedeutet Fehler 1201 eine 脺berlastung des Computers. Programme waren nicht mehr in der Lage ihre Fristen einzuhalten.

Doch muss uns das auf der Erde interessieren? Stellen Sie sich noch einmal vor, sie bef盲nden sich in ihrem Kraftfahrzeug. Inzwischen auf einer Landstrasse 眉berholen Sie mit 100 km/h einen Lastwagen und in dem Moment hat der Computer, der den Motor steuert eine 脺berlast und startet neu. In dieser Zeit reagiert Ihr Fahrzeug nicht mehr auf das Gaspedal und wird langsamer.

Ziel dieses Kurses ist es, (angehenden) Ingenieuren und Informatikern das formal mathematische und methodische R眉stzeug zu liefern, derartige Echtzeitfehler in eingebetteten Computern vorherzusagen und zu vermeiden.