Embedded Systems und das Millenium Problem

Das Jahr-2000-Problem in Kleinstcomputern

Das Year 2000 Problem ist in aller Munde, oder sollte es eigentlich sein. Fachzeitschriften haben sich dem Problem bereits angenommen, ganze Dienstleistungsfirmen sind entstanden nur um dieses Problem zu entschärfen. Optimisten ignorieren das Problem, Pessimisten beschwören den technologischen Untergang der computernutzenden Zivilisation herauf. Dabei gilt die ganze Aufmerksamkeit den Computern (vom PC bis zum Mainframe) und der Software, die auf diesen Computern läuft. Doch werden Systeme übersehen, die überall im alltäglichen Leben anzutreffen sind die aber nicht wie ein Computer aussehen. Die Rede ist von Embedded Systems, jene Schaltungen die aus Mikroprozessoren und/oder Microcontrollern bestehen und die automatische Steuerung von Heizungen, chemischen Anlagen, Toastern, Waschmaschinen, bis hin zu Cruise Missiles übernehmen. Viele dieser kleinen versteckten Computer sind alt, vergessen, schwer zu finden und in ihrer Funktion nicht mehr abzuändern. Die meisten dieser Systeme sind zwar nicht von einem speziellen Datum abhängig oder müssen dieses berechnen, doch die Systeme verfügen über Uhrenbausteine um bestimmte Intervalle zu ermitteln um dann eine vorgegeben Aktion auszulösen.

Niemand weiß, wieviele Systeme es überhaupt gibt, in welchen Geräten sie eingesetzt sind und welche Funktion sie dort genau übernehmen. Darüber hinaus sind viele dieser Systeme von kleinen Firmen entwickelt und gefertigt worden, die heute nicht mehr am Markt vertreten sind. Auch existieren in den meisten Fällen keinerlei Unterlagen welche die Entwicklung und Programmierung solcher Systeme dokumentieren. Fragt man Entwickler, die in den frühen 80er Jahren mit der Entwicklung solcher Systeme betraut waren, wird man immer wieder höhren, das keiner damals voraussehen konnte, das z.B. 8bit Mikroprozessoren (Z80, 8032) nach so langer Zeit noch eingesetzt werden, bzw. Geräte die Embedded Systems enthalten nach siebzehn Jahren immer noch im Einsatz sind. So definieren sich die Hauptprobleme dadurch, das nicht erkennbar ist, welches System überhaupt für das Millenium-Problem anfällig ist und wie sich ein Systemversagen im Ernstfall auswirkt.

Realistisch gesehen kann davon ausgegangen werden, dass die meisten Embedded Systems weiterfunktionieren werden, doch darf nicht außer acht gelassen werden, das je komplexer ein Gerät wurde desto eher wurde auf eine Mikroprozessorsteuerung zurückgegriffen. Und komplexe Systeme tendieren von je her zu komplexen Fehlern.

Praxisnahe Betrachtungen

Nur einem Zufall ist es zu verdanken, dass das Jahr 2000 Problem in der Steuerung einer sehr komplexen Sicherungs- und Alarmanlage entdeckt wurde. Das Problem hier ist der einfache Datumsvergleich einer DCF77 Zeitkonstanten mit einem fest einprogrammierten Wert im ROM der Anlagensteuerung. Wird von der DCF77 Zeitkonstanten das Jahr 2000 angegeben schaltet sich die Alarmanlage automatisch in einen Störungsmodus und kann solange nicht mehr aktiviert werden wie an dem DCF77-Eingang die Doppelnull für das Jahr 2000 gemeldet wird. Genaue Ursache hierfür ist eine nicht zulässige Rechenoperation die den Mikroprozessor veranlaßt ein (für die restliche Sicherungsanlage unbekanntes) Fehlersignal auszugeben und dann auf einen Reset zu warten.

Da der Anbieter dieser Anlage 1991 in Konkurs ging, dürfen die Anwender dieser Anlage nicht auf eine Ausbesserung des Systems hoffen. Ihr System wird mit dem neuen Jahrtausend wirkungslos.

Ein ähnliches Systemproblem steht dem seit dem Golfkrieg so bekannten GPS (Global Positioning System) bevor. Als ursprünglich rein militärisches Navigationssystem der USA konnte man zwei Dinge bei Einführung von GPS nicht vorhersehen. Zum ersten die intensive zivile Nutzung von GPS in Autonavigationssystemen und zum anderen die lange Nutzung des Systems (der Satellitensysteme). So wird ein in jeden Satelliten eingebauter Counter im Jahr 1999 auf Null heruntergezählt haben und dann von vorne anfangen zu zählen. Das wird zwar GPS nicht funktionsunfähig machen, doch ältere GPS-Empfänger mit veralteter Software werden falsche Positionsdaten liefern oder ähnliche Probleme generieren.

Betrachtet man sich die beiden Praxisbeispiele, wird deutlich, dass das Problem einer zeitlich bedingten Fehlfunktion von Mikroprozessor-Systemen nicht auf den 01.01.2000 beschränkt bleibt und mehr Systeme davon betroffen sein können als von den meisten bisher angenommen wurde.

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