Objektorientierte Daten- und Zeitmodelle für die Echtzeit ...

8 KAPITEL 1. EINFÜHRUNG
1.4 Ausgangssituation und verwandte Arbeiten
Bei der Umsetzung dynamischer Echtzeitsysteme wird man mit zwei gegensätzlichen, wenn
nicht gar sich widersprechenden Forderungen konfrontiert: Die Notwendigkeit einer optimalen
Ausnutzung der Systemressourcen steht dem Wunsch nach einer effizienten Programmentwicklung
mit standardisierten Werkzeugen und Komponenten entgegen. Aufgrund der hohen
Anforderungen an die Hardware, die bisher immer an ihren Leistungsgrenzen betrieben wurde,
hat die Laufzeiteffizienz i.d.R. den Vorrang vor allgemeinen, wiederverwendbaren Datenstrukturen
erhalten. So basieren die in der Vergangenheit entwickelten Lösungen meist auf teurer
Spezialhardware und sind mit Software ausgestattet, die speziell auf eine konkrete Anwendung
zugeschnitten und für diese optimiert wurde.
Diese enge Ausrichtung von Entwicklungen auf eine ganz bestimmte Anwendung und einen
stark spezialisierten Hardwareaufbau spiegelt sich auch in den zugrundeliegenden Modellen
wider. Diese sind i.d.R. stark vereinfacht und beschränken sich auf einige wenige Aspekte der
Anwendungsdomäne. Viele Annahmen über das System wandern dabei als implizites Wissen
in die Implementierung. Das macht eine Wiederverwendung der entwickelten Komponenten
nahezu unmöglich und selbst kleine Veränderungen des Einsatzgebietes oder der Austausch
von Hardware erfordern die Neuentwicklung großer Teile des Systems nahezu von Grund auf.
Diese Vorgehensweise ist höchst unwirtschaftlich und stellt ein Haupthindernis für eine schnelle
und effiziente Programmentwicklung dar.
Ansätze für ein allgemeines applikationsunabhängiges Bildfolgensystem müssen sich daher
zuerst mit der Modellierung der zentralen Größen und Komponenten von Bildfolgenprogrammen
auseinandersetzen. Zu diesen Größen zählen vor allem die Zeit und zeitliche Ausdrücke,
weiterhin die dynamischen, über die Zeit zu beobachtenden Daten, Möglichkeiten für die Einbindung
der Operatoren, die diese Daten bereitstellen oder verarbeiten und schließlich aktive
Komponenten, die für die Steuerung des Programmablaufs verantwortlich sind.
In den folgenden Abschnitten wird untersucht, auf welche Vorarbeiten hinsichtlich der Modellierung
dieser Größen zurückgegriffen und aufgebaut werden kann. Begonnen wird im Abschnitt
1.4.1 mit einer Übersicht über verschiedene Arbeiten zur rechnerinternen Repräsentation
zeitlicher Ausdrücke. Im darauf folgenden Abschnitt werden bestehende Ansätze zur Repräsentation
von Bildfolgen untersucht. Abschnitt 1.4.3 beleuchtet die Aspekte Parallelität und
Nebenläufigkeit in Bildfolgensystemen. Hier werden vor allem die inhärente Parallelität sowie
Möglichkeiten, diese darzustellen und auf parallele Hardware zu übertragen, untersucht.
Die objektorientierte Programmierung stellt ein mächtiges Werkzeug für die Repräsentation
komplexer Zusammenhänge auf hohem Abstraktionsniveau dar. Auf deren Stellung und Einsatzmöglichkeiten
in der Bildverarbeitung wird in Abschnitt 1.4.4 eingegangen.
1.4.1 Repräsentation von Zeit
Ansätze für eine explizite Repräsentation von Zeit und zeitlichen Ausdrücken in Computerprogrammen
findet man vor allem im Bereich temporaler Logiken und wissensbasierter Systeme.
Erstere stellen Operatoren bereit, die z.B. für die Spezifikation und Verifikation nebenläufiger
Programme eingesetzt werden [Hai82, Lam83, Krö87]. In wissensbasierten Systemen werden
zeitliche Aussagen insbesondere im Bereich der temporalen Planung verwendet, wozu auch das
temporale Schließen und die Terminplanung gehören. Unter temporaler Planung versteht man