著者

風間 佳之 作道 直樹 段 慧 木戸脇 有美 平橋 航 鴫原 一人 海上 智昭 本田 晋也 高田 広章

雑誌

研究報告組込みシステム(EMB)

巻号頁・発行日

vol.2013-EMB-28, no.2, pp.1-6, 2013-03-06

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近年の組込みソフトウェアの大規模化,高機能化のため,RTOSに対するメモリ保護機能の需要が高まっている.RTOSはソフトウェアの中核をなすため,高い品質が求められるが,メモリ保護機能に対するテストプロセスやテスト手法,テストの規模は明らかになっていない.本論文では,RTOSのメモリ保護機能に対するテストプロセスやテスト手法,テストの規模,およびテストの効果を明らかにした.メモリ保護機能に対応したRTOSとして,AUTOSAR仕様ベースのRTOSを使用した.

著者

小澤 慶祐 本田 晋也 松原 豊 高田 広章 加藤 寿和 山本 整

雑誌

研究報告システム・アーキテクチャ(ARC) (ISSN:21888574)

巻号頁・発行日

vol.2020-ARC-240, no.37, pp.1-8, 2020-02-20

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近年,先進運転支援システムや自動運転の普及により,車載システムのアーキテクチャおよび車載システムの研究開発が変化している.そのような車載システムの研究開発において,プロトタイプ開発では設計生産性の高い ROS2 を,製品開発では信頼性の高い AUTOSAR-AP をソフトウェアプラットフォームとして使用することが考えられている.しかしながら現状では,ROS2 を用いたプロトタイプから AUTOSAR-AP を用いた製品とする設計フローが確立していない.そこで本研究では,ROS2 から AUTOSAR-AP への移行を含む設計フローの提案,検討を行った.はじめに,設計フローの要件を提案し,提案した要件を満たすような設計フローの提案を行った.次に,設計フローの検討のために,ROS2 で作成された自動走行ロボットのデモアプリケーションを AUTOSAR-AP のアプリケーションに書き換えるケーススタディを行った.最後に,ケーススタディの結果を踏まえ,提案した設計フローのより詳細な検討を行った.結果として,ROS2 から AUTOSAR-AP への開発環境の移行は可能であるが,効率的な移行のために ROS2 での開発時に記法や使用する機能を一部制限することが好ましいと考えられる.

著者

酒井 完 青山 哲也 高橋 渡 本田 晋也 中本 幸一 若林 一敏

雑誌

DAシンポジウム2018論文集

巻号頁・発行日

vol.2018, pp.69-74, 2018-08-22

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本稿では,積和演算ライブラリを高位合成ツール上で実現するフローを提案する.まず,既存の高位合成ツール上の FIR フィルタ専用ライブラリで実現されているハードウェア構造を一般化し,本ハードウェア構造は従来適用対象であったパイプライン回路だけでなく順序回路においても使用可能であること,また DSP ブロックの適切な利用により高性能なデザイン生成が可能であることを示した.高位合成ツール上で本ハードウェア構造を実現する為,積和演算ライブラリ関数の呼出し部を適切な単位で分割し,各分割単位を多サイクル入力型のパイプライン演算器として合成するフローを提案した.本フローを高位合成ツール CyberWorkBench (R) 上に構築し,より高性能なデザインが得られていることを確認した.

著者

日高 隆博 山崎 二三雄 中本 幸一 本田 晋也 高田 広章

雑誌

研究報告組込みシステム(EMB)

巻号頁・発行日

vol.2009-EMB-14, no.1, pp.1-8, 2009-07-17

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車載ソフトウェアの大規模化に伴って,従来型開発手法による安全性検証が困難となってきている.本研究では,安全性分析手法であるHAZOPを用いてソフトウェア異常検出条件を導出する手法について提案する.また,この異常検出条件を用いたソフトウェア異常監視機構について実装を行い,本手法の有効性について評価を行う.本手法は特にコンポーネント機構を用いたソフトウェアに対して有効であり,また,組込みソフトウェアの制約に合わせた監視条件の設定が容易であることを示す.

著者

石田 利永子 本田 晋也 高田 広章 福井 昭也 小川 敏行 田原 康宏

出版者

日本ソフトウェア科学会

雑誌

コンピュータ ソフトウェア (ISSN:02896540)

巻号頁・発行日

vol.29, no.4, pp.4_219-4_243, 2012-10-25 (Released:2012-11-25)

被引用文献数

2

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近年,組込みシステムの分野においてもマルチプロセッサシステムの利用が進んでいる.組込みシステムはシステム毎に求められる性質が異なり,リアルタイム性が要求されるシステムや,スループットが求められるシステム,両方の要件を同時に要求されるシステムも存在する.既存の組込みシステム向けマルチプロセッサ用RTOSは,いずれか一方の要求を満たす実装がされている.そこで,TOPPERS/FMPカーネルは,両方の要求を満たすよう設計実装を行った.リアルタイム性を確保するため,RTOSが自動的にロードバランスを行うことはしない.しかし,スループット向上と,システムに最適なロードバランス方式をサポートできるように,アプリケーションからの要求(APIによる要求)によりタスクを実行するプロセッサを変更するマイグレーション機能を提供する.本稿では,TOPPERS/FMPカーネルのマイグレーション機能の設計と実装について述べる.設計・実装したマイグレーション機能を使用して,アプリケーションレベルで複数のロードバランス方式を実現できることを確認した.

著者

熊谷 康太 石川 拓也 本田 晋也 高田 広章

出版者

一般社団法人電子情報通信学会

雑誌

電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 (ISSN:09135685)

巻号頁・発行日

vol.113, no.497, pp.49-54, 2014-03-15

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近年,組込みシステムの大規模化,複雑化が進んでいる.そのため,組込みソフトウェア開発における機能更新の容易性と生産性の向上が重要となっている.また,組込みシステムの大規模化と複雑化により,十分に検証することが困難なシステムが増加しており,安全性の担保も重要となっている.一方で,組込みシステム向け軽量スクリプト言語が開発されており,この言語は開発における機能更新の容易性と生産性が高いという性質を持っている.しかし,安全性を担保するには,まだ機能の面で不足する点が存在するという問題がある.本研究では,組込みシステム向け軽量スクリプト言語であるmrubyへアクセス制御機構を導入し,安全性を担保できる実行環境を提案する.提案するアクセス制御機構は,リアルタイム制御アプリケーションを用いて評価する.評価の結果から,mrubyに対してアクセス制御機構を導入する影響は小さいと考える.

著者

加藤 寿和 石川 拓也 本田 晋也 高田 広章

雑誌

研究報告組込みシステム(EMB)

巻号頁・発行日

vol.2013-EMB-28, no.27, pp.1-6, 2013-03-06

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近年,大規模化するリアルタイムシステムにおいて,メモリ保護機能が必要となっており,その実現のためにMMUが使用される.MMUでは,TLBというキャッシュ機構を使用するが,TLBミスの発生を予測することは難しく,そのために,最悪実行時間の予測が困難となる.本研究では,まず,リアルタイムシステムにおいて,TLBミスが最悪実行時間へ及ぼす影響を調査する.次に,その影響を低減させるための,TLBロック機能を用いた改善手法を提案する.そして,評価実験により,提案手法の有効性を示す.

著者

土本 幸司 川島 裕崇 本田 晋也 高田 広章

雑誌

研究報告組込みシステム(EMB)

巻号頁・発行日

vol.2013-EMB-28, no.8, pp.1-6, 2013-03-06

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昨今の自動車の高機能化に伴い,車載ソフトウェアが大規模・複雑になってきている.その結果,ソフトウェア開発のコストが増大し,大規模なソフトウェアを含む車載システムの安全性を確保することが困難になってきている.こうした背景を受け,高い安全レベルを要求される車載ソフトウェアをできる限り少ないコストで開発するためのパーティショニング機構(DefensiveZone)の開発を行なった.DefensiveZoneでは,小規模なハードウェアをマイコンに付加することによって,あるソフトウェアの不具合が他のソフトウェアへ波及しないように保護を行なう.性能評価においては,DefensiveZoneはAUTOSAR OSのメモリ保護機能に比べて半分程度の実行オーバヘッドでソフトウェアの保護を行なえることを確認した.

著者

三浦 功也 太田 貴也 Daniel Sangorrin 本田 晋也 高田 広章

雑誌

研究報告組込みシステム(EMB)

巻号頁・発行日

vol.2013-EMB-28, no.1, pp.1-6, 2013-03-06

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本研究では組込み向け高信頼デュアルOSモニタSafeGを用いた,汎用OSの監視手法を提案・実装した.SafeGは単一の組込みシステム上で,リアルタイムOS(RTOS)と汎用OSを同時実行するために提案・実装された小規模なソフトウェアモジュールである.SafeGを用いてRTOSから汎用OSを監視することにより,汎用OSのカーネルや,既存の監視機構が正しく動作していることを保証することができる.そこで本研究では,SafeGを用いて,RTOSから汎用OSの実行シーケンスの監視を行う機構に着目し,その実装と評価を行うことで,実際に汎用OSの監視機構が実現できることを示した.

著者

小森 工 本田 晋也

雑誌

研究報告システムソフトウェアとオペレーティング・システム(OS) (ISSN:21888795)

巻号頁・発行日

vol.2023-OS-158, no.16, pp.1-9, 2023-02-14

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組込みソフトウェアの大規模化・複雑化に伴い,高い信頼性を保ちつつ豊富な機能を実装する手法が必要とされている.プロセッサごとに機能を分割して実装する方法はコストや面積,電力等の観点から不利であるため,仮想化技術を利用して同一のプロセッサ上で複数のソフトウェアを動作させる試みが幅広く研究されている.特に ARM 社の TrustZone 拡張は仮想化との相性が良く,アプリケーションプロセッサにおいて仮想化に応用した例は多いものの,マイクロコントローラに対して適用した例は少ない.本研究では TrustZone 機能を実装した ARMv8-M アーキテクチャ上で動作する仮想化環境である SafeG-M を提案する.提案手法は既存のリアルタイム OS に小規模な変更を加えることで実現され,評価実験においてわずかなオーバヘッドで動作することが示された.

著者

山田 真大 林 和宏 鈴木 章浩 岡本 幸太 小林 良岳 本田 晋也 高田 広章

雑誌

研究報告システムソフトウェアとオペレーティング・システム(OS)

巻号頁・発行日

vol.2013-OS-126, no.18, pp.1-7, 2013-07-24

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組込み向け機器に利用されるハードウェアの高性能化に伴い,組込み OS として Linux などの汎用 OS が搭載されるようになった.組込み機器では,リアルタイム性が重要視されるため,Linux を採用する場合,カーネルに改良を施すことでリアルタイム性を確保している.また,マルチコア CPU を搭載する組込み機器では,Linux が持つ CPU affinity の機能を用いることで,シングルコアでは不可能であった高負荷時におけるリアルタイム性も確保することが可能になった.しかし,CPU コア毎に存在するカーネルスレッドは CPU affinity を適用することができず,また,この処理がまれに引き起こすタイマのカスケード処理には多くの処理時間を必要とし,リアルタイム性を阻害する原因となる.本論文では,マルチコア CPU の各コアを,リアルタイム性を必要とする CPU コアと不要とする CPU コアに分割し,リアルタイム性を必要とする CPU コアでは,タイマのカスケード処理を発生させないよう事前に対策を施すことで,リアルタイム性を確保する手法を提案する.

著者

小川 真彩高 本田 晋也 高田 広章

雑誌

情報処理学会論文誌 (ISSN:18827764)

巻号頁・発行日

vol.59, no.2, pp.748-761, 2018-02-15

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近年,車載システムは高機能化が著しく,エンジン制御に用いられるパワートレイン・アプリケーション(パワトレアプリ)もマルチコア化が求められている.マルチコアシステムの設計においては,処理のコア配置を適切に決定する必要がある.そのためには,マルチコアシステムでは処理のコアへの配置や共有データのメモリ配置によりメモリアクセス時間やコア間の排他制御の実行オーバヘッドが変化するため,これらを考慮したリアルタイム性解析が必要となる.本研究では,シングルコア向けの最悪応答時間解析手法を拡張し,前述の実行オーバヘッドを考慮することにより,マルチコアに適した最悪応答時間解析手法を実現した.実現した手法を,パワトレアプリを想定した評価ソフトに適用した結果は,実機実行の結果と相関が高く,コア配置の決定に有用であることが分かった.In recent years, vehicle systems have become more functionality. Among them, powertrain applications used for engine control are also required to be executed on multicore architectures. On multicore systems, it is necessary that each of processes is allocated to a core accordingly. Because the amount of execution overheads caused by memory access time and inter-core exclusive control depends on core and data allocation, considering those overheads is needed for analysis on multicore systems. In this study, we propose a worst case response time analysis method considering those overheads for multicore automotive systems. We applied our method to an evaluation software imitated power train application and executed this software on an actual processor board. As a result of comparison between them, our method can be used deciding core allocation because of strong relationship between them.

著者

石川 拓也 本田 晋也 高田 広章

出版者

日本ソフトウェア科学会

雑誌

コンピュータ ソフトウェア (ISSN:02896540)

巻号頁・発行日

vol.29, no.4, pp.4_161-4_181, 2012-10-25 (Released:2012-11-25)

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近年,組込みリアルタイムシステムにおいてもメモリ保護機能が重要となっており,メモリプロテクションユニット(MPU)という,メモリ保護機能の実現をサポートするハードウェアを搭載したプロセッサが存在する.MPUを用いる場合,同じアクセス権を設定する必要のあるコードやデータを連続した番地に配置するように,静的にメモリ配置を行う必要がある.本論文では,メモリ保護機能を持ったリアルタイムOSとして開発した,TOPPERS/HRP2カーネル(HRP2)について述べる.HRP2カーネルは,MPUによるメモリ保護をサポートできるように,静的コンフィギュレーション時において,メモリ配置を静的に行い,同じアクセス権を設定する必要のあるコードやデータを連続して配置する.そして,メモリ保護属性の異なるコンテキストへ切り替わるとき,同時にMPUの設定情報を書き換えることによって,MPUを用いたメモリ保護機能を実現している.HRP2において,メモリ保護機能を持つことによって生じるオーバヘッドを,メモリ保護機能を持たないリアルタイムOSと比較することで評価した.

著者

小川 真彩高 本田 晋也 高田 広章

雑誌

情報処理学会論文誌 (ISSN:18827764)

巻号頁・発行日

vol.58, no.2, pp.507-520, 2017-02-15

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車載制御システムのソフトウェアにおいて,エンジン等のパワートレインを制御するパワトレアプリは高機能化が著しく,マルチコアの導入が必要とされている.すでにパワトレアプリ用に複数のマルチコアのマイコンが存在するが,それぞれコア数やメモリ構成が異なり,車種ごとに適したマイコンを使用する.一方,パワトレアプリは開発コストが高いため,単一のソフトウェアをベースに少ない変更でこれらのマイコンをサポートしたいという要望がある.そこで本研究では,パワトレアプリをモデル化し,そのモデルからランタイムを自動生成することにより,コア数や処理の配置の変更を可能とするフレームワークを開発した.実際のパワトレアプリの一部に本フレームワークを適用し,同一のソフトウェアモデルから,マッピング記述やハードウェアモデルの変更のみでコア数や処理の配置の変更が実現できることを確認した.Engineers have considered that it is necessary to use multi-core applications to apply high functionality in powertrains which control the likes of engines. However, as differing car models have different hardware architectures, it is expected to be difficult to apply this to all car models. In this study, we have developed a framework that enables changes in architectures by modeling powertrain applications and then automatically making runtimes from these models. We have confirmed that it is possible to create runtimes for the 2 processor architecture and 4 processor architecture by applying this framework to the same model that was made from a part of the actual powertrain application.

著者

山田 真大 林 和宏 鈴木 章浩 岡本 幸太 小林 良岳 本田 晋也 高田 広章

出版者

一般社団法人情報処理学会

雑誌

研究報告システムソフトウェアとオペレーティング・システム(OS)

巻号頁・発行日

vol.2013, no.18, pp.1-7, 2013-07-24

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組込み向け機器に利用されるハードウェアの高性能化に伴い,組込み OS として Linux などの汎用 OS が搭載されるようになった.組込み機器では,リアルタイム性が重要視されるため,Linux を採用する場合,カーネルに改良を施すことでリアルタイム性を確保している.また,マルチコア CPU を搭載する組込み機器では,Linux が持つ CPU affinity の機能を用いることで,シングルコアでは不可能であった高負荷時におけるリアルタイム性も確保することが可能になった.しかし,CPU コア毎に存在するカーネルスレッドは CPU affinity を適用することができず,また,この処理がまれに引き起こすタイマのカスケード処理には多くの処理時間を必要とし,リアルタイム性を阻害する原因となる.本論文では,マルチコア CPU の各コアを,リアルタイム性を必要とする CPU コアと不要とする CPU コアに分割し,リアルタイム性を必要とする CPU コアでは,タイマのカスケード処理を発生させないよう事前に対策を施すことで,リアルタイム性を確保する手法を提案する.With the increase in hardware performance of modern embedded systems, general-purpose operating systems (OS) such as Linux are commonly used as embedded OSs. Furthermore, the use of multi-core CPUs enables Linux to improve its real-time performance even on high-load scenarios which is rather hard to achieve on single-core CPUs thanks to its "CPU affinity" functionality. However, we found two issues in the current version of the Linux kernel: the CPU affinity of some kernel threads cannot be specified; and the use of timer cascading (use of multiple hardware timers to count time) increases the worst-case response time of real-time tasks. In this paper, we classify the cores in a multi-core CPU into 2 different groups: cores which require real-time performance guarantees; and cores which do not require such guarantees. Then, we propose and evaluate a method that improves the real-time performance of the system by disabling timer cascading on cores which require real-time performance guarantees.

著者

熊谷 康太 石川 拓也 本田 晋也 高田 広章

出版者

一般社団法人電子情報通信学会

雑誌

電子情報通信学会技術研究報告. CPSY, コンピュータシステム (ISSN:09135685)

巻号頁・発行日

vol.113, no.497, pp.49-54, 2014-03-08

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近年,組込みシステムの大規模化,複雑化が進んでいる.そのため,組込みソフトウェア開発における機能更新の容易性と生産性の向上が重要となっている.また,組込みシステムの大規模化と複雑化により,十分に検証することが困難なシステムが増加しており,安全性の担保も重要となっている.一方で,組込みシステム向け軽量スクリプト言語が開発されており,この言語は開発における機能更新の容易性と生産性が高いという性質を持っている.しかし,安全性を担保するには,まだ機能の面で不足する点が存在するという問題がある.本研究では,組込みシステム向け軽量スクリプト言語であるmrubyへアクセス制御機構を導入し,安全性を担保できる実行環境を提案する.提案するアクセス制御機構は,リアルタイム制御アプリケーションを用いて評価する.評価の結果から,mrubyに対してアクセス制御機構を導入する影響は小さいと考える.

著者

一場 利幸 森 孝夫 高瀬 英希 鴫原 一人 本田 晋也 高田 広章

出版者

The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers

雑誌

電子情報通信学会論文誌 D (ISSN:18804535)

巻号頁・発行日

vol.J95-D, no.3, pp.387-399, 2012-03-01

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複数のプログラムが並列若しくは並行動作する環境では,プログラムの実行順序に依存してパスが定まる分岐が存在することがある.ソフトウェアテストでは分岐を網羅することが求められ,プログラムを繰り返し実行する手法が考えられるが,特定のパスを決定的に実行することができない.また,プログラムの実際の実行順序を知ることが困難であるため,実行順序に依存する分岐に関するテストを効率的に行うことができない.本論文では,テストプログラムからプロセッサの実行を制御することで,プログラム中の特定のパスを決定的に実行する機構を用いたテスト効率化手法を提案する.提案手法により,マルチプロセッサ向けリアルタイムOSであるTOPPERS/FMPカーネルにおけるプロセッサの実行順序に依存したパスを全て決定的に実行することができ,テストの効率化が可能であることを確認した.

著者

石川 拓也 安積 卓也 一場 利幸 柴田 誠也 本田 晋也 高田 広章

出版者

日本ソフトウェア科学会

雑誌

コンピュータ ソフトウェア (ISSN:02896540)

巻号頁・発行日

vol.28, no.4, pp.4_158-4_174, 2011-10-25 (Released:2011-11-30)

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本論文では,組込み向けコンポーネントシステムであるTECSの仕様に基づいて開発した,LEGO社製MindstormsNXT用ソフトウェアプラットフォームATON(ASP+TECS On NXT)について述べる.ATONは,TECSを用いることにより,未使用デバイスのデバイスドライバの取り外しによるメモリ使用量の削減を可能とし,また,モデルを用いたソフトウェア開発との親和性を高めている.これらを実現するために,タスクやセマフォなどのリアルタイムOSの扱うオブジェクトやNXTに搭載されているデバイスのデバイスドライバをTECS仕様に従ってコンポーネント化している.倒立二輪ライントレースロボットの制御ソフトウェアをATON上に実装する事例によりATONの有用性を示した.

著者

松原 豊 本田 晋也 高田 広章

雑誌

情報処理学会論文誌 (ISSN:18827764)

巻号頁・発行日

vol.52, no.8, pp.2387-2401, 2011-08-15

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分散リアルタイムシステムにおいて,個別に開発・検証されたリアルタイムアプリケーションを,単一のプロセッサに統合して動作させるための階層型スケジューリングアルゴリズムが数多く提案されている.本論文では,統合前に,プリエンプティブな固定優先度ベーススケジューリングによりスケジュール可能なリアルタイムアプリケーションを対象に,優先度設計を変更することなく統合後もスケジュール可能であることを保証する階層型スケジューリングアルゴリズムを提案する.提案アルゴリズムの正当性を理論的に証明し,さらに,スケジューリングシミュレータを用いて,同一のアプリケーションに対するスケジュール可能性を従来アルゴリズムと比較した.その結果,従来アルゴリズムでは統合後にデッドラインをミスしてしまうアプリケーションが,提案アルゴリズムによりスケジュール可能であることを確認した.

著者

柴田 誠也 本田 晋也 冨山 宏之 高田 広章

出版者

The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers

雑誌

電子情報通信学会論文誌 D (ISSN:18804535)

巻号頁・発行日

vol.J94-D, no.4, pp.657-670, 2011-04-01

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組込みマルチプロセッサシステムの設計空間探索を効率化するためのシステムレベル設計環境 SystemBuilder-MPを開発した.本環境は,新規開発したマルチプロセッサ対応実装合成機能と複数の外部ツールを組み合わせ,設計から評価までのシステムレベル設計全体を支援する.実装合成機能は,プロセッサや専用ハードウェアへの割当を考えない高い抽象度で記述された機能記述と,ハードウェアアーキテクチャ,及び機能とハードウェア間のマッピングを入力として,組込みマルチプロセッサシステムの実装記述を自動合成する.合成結果は,SystemBuilder-MPが生成する外部ツール用設定ファイルを用いることで,手間なくシミュレーションやFPGAプロトタイプ実装により実行することができる.プロセスのマッピング変更,実装及び評価の繰返しを容易化することで,要求を満たすマッピングを探索する期間を短縮する.本環境を用いた設計の効率の高さを,MPEG-4デコーダの設計事例により示す.