著者

安井 裕亮 齋藤 彰一 津邑 公暁 毛利 公一 松尾 啓志

雑誌

研究報告組込みシステム(EMB)

巻号頁・発行日

vol.2012, no.10, pp.1-7, 2012-11-28

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システムコールは, CPU の割り込みを用いて実装されてきた.しかし,システムコールによる割り込みがアプリケーションやカーネルの実行を妨げることが指摘されている.この問題に対して,システムコール発行時に割り込みを必要としない手法として FlexSC が提案されている.しかしこの手法には共有メモリへのアクセスコストの問題や,同じデータにアクセスするシステムコールの扱いに関する問題がある.そこで本研究では, FlexSC の持つ問題点を解決する手法として,ユーザ関数の非同期カーネル内実行機構である Sakura Call を提案する.評価においてこの Sakura Call が FlexSC よりも大きな実行時間の削減を達成していることを示した.System calls have been implemented with an interruption mechanism provided by a CPU. However, it is claimed that an interruption cased by a system call impacts the performance of applications and a kernel. FlexSC which requires no interruptions at invoking a system call is proposed to solve the problem. Nevertheless there are some problems such as cost of accessing to a shared memory and a method of handling system calls which share the same data with each other. To fill up deficiencies of FlexSC, we propose a new mechanism, called Sakura Call, which enables asynchronous in-kernel execution of user functions. We show that Sakura Call achieves more reduction of an execution time than FlexSC by an evaluation.

著者

羽田 裕 石山 康介 青木 教之

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.12, pp.1-6, 2013-03-06

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上流工程での設計レビューと下流工程におけるテストは,ソフトウェア開発にかかわる代表的な検知活動である.筆者らは,設計レビューの品質向上のため,暗黙知だったものを,テスト観点ツリーという形式知にして設計レビューに適用した.これによって従来であれば流出したであろう欠陥を設計レビューで検出することができた.また,幾つかの開発プロジェクトで繰り返し適用することで,開発チームメンバの教育効果が認められた.

著者

張 漢明 野呂 昌満 沢田 篤史 吉田 敦 蜂巣 吉成 横森 励士

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.11, pp.1-6, 2013-03-06

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本研究の目的はソフトウェアアーキテクチャを中心とした実践的な記述法と検証法を確立することである.振舞い仕様と機能仕様及び詳細化関係に着目して,既存のモデル検査とテスティング技術を適切に適用するための検証モデルを提示する.本稿では単純な自動販売機を事例として,アーキテクチャ段階における仕様記述と検証例を示す.本検証モデルは,ソフトウェア開発者がアーキテクチャを記述及び検証するさいの実践的な指針となることを目指す.

著者

高前田 伸也

雑誌

研究報告組込みシステム(EMB) (ISSN:2188868X)

巻号頁・発行日

vol.2015-EMB-38, no.1, pp.1-1, 2015-08-21

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利用者が構成の変更が可能なデバイスである FPGA は幅広い用途に利用されており,評価ボードの低価格化・小型化に伴ってソフトウェア技術者などにも広まりつつある.開発方式は抽象度が高まりつつあり,アプリケーションを IP コアという形でパッケージ化し,EDA ツール上でそれらを組み合わせることにより,システムが実現できる.本講演ではまず,FPGA システムと高位合成技術の最新動向について解説する.その後,Python による高位合成とメモリシステムの抽象化を用いたポータブルな設計フレームワークである PyCoRAM と,それを支える Python によるハードウェア構成の解析ツールを紹介する.最後に,参加者と共に今後の高位設計環境に求められるものは何かを議論し明らかにする.

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

大原 貴都 八木 将計 深谷 直彦 小川 秀人

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.10, pp.1-6, 2013-03-06

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ソフトウェアの開発効率を向上すべく多様な開発手法が提案されているが,実際の製品開発への適用は難しい.本稿では,技術進歩の推移に着目して製品開発への開発手法の適用に対する課題を抽出する.技術進歩の過程を時系列に二分割し,前半部は新たな手法の提案とその効果を確認する適用試行期,後半部を手法の広い展開を行う技術展開期と位置づける.適用試行期では,開発手法が想定している状態と実際の製品開発にギャップがあり,手法を適用した際の開発プロセスが不明確であることが課題である.技術展開期では,開発手法は広く認知されているものの,手法適用ノウハウを理解し製品開発を実践できるソフトウェア開発者が不足することが課題である.これらの課題を解決するため,適用試行期に対してはPFD(Process Flow Diagram)の適用を提案する.技術展開期に対しては体験学習型の習得プログラムを提案する.ETロボコンを題材に提案手法を実践し,効果を検証する.

著者

細合 晋太郎 高瀬 英希 出分 卓矢 菊地 俊介

雑誌

研究報告組込みシステム(EMB) (ISSN:2188868X)

巻号頁・発行日

vol.2023-EMB-62, no.54, pp.1-7, 2023-03-16

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著者らは,並行性能および堅牢性に優れた関数型言語 Elixir の ROS 2 クライアントライブラリである Rclex(https://github.com/rclex/rclex)の研究開発を OSS にて進めている.現行の Rclex は ROS 2 がインストールされた実行環境を想定しており,ROS 2 および 64 ビットの Ubuntu に強く環境依存している.本研究では,Rclex の移植性の向上および適用範囲の拡大のため,Elixir の IoT フレームワークである Nerves への対応に取り組む.具体的には,ROS 2 環境が整備された Docker イメージから,Rclex の実行に必要なライブラリを Nerves のファイルシステムに配置できるようにする.Rclex 環境を含む Nerves ファームウェアのビルドについては,専用の Mix タスクを提供し,通常の Elixir プロジェクトの開発と同じ流儀で実行できるようにする.産業用リアルタイム OS コントローラである e-RT3 Plus を用いた活用事例を示し,さらに定量的評価では Nerve s対応が通信性能に大きな影響を与えないことを確認する.本研究の成果である Rclex on Nerves によって,Rclex の適用範囲を IoT デバイス向けに拡大させることができる.Elixir 技術者にとって ROS 2 の通信技術の導入を容易化させるだけに留まらず,ROS 技術者にとっても最小限かつ堅牢性の高い ROS 2 プラットフォームを構築できることに貢献する.

著者

野村 孔命 髙島 康裕 中村 祐一

雑誌

研究報告組込みシステム(EMB) (ISSN:2188868X)

巻号頁・発行日

vol.2016-EMB-40, no.33, pp.1-6, 2016-03-17

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本稿では,タスクの実行時間と Processing Element(PE) の消費電力がばらつくシステムにおいてのスケジューリング手法を提案する.近年,実行時間と消費電力のばらつきを考慮したタスクの割り当てとスケジューリング (TAS) は,マルチプロセッサシステムが正しく動作するために必要である.従来手法では,TAS を行った後,実行時間と電力の歩留まりを評価していた.しかし,この方法では目標となる歩留まりを得るまでに,何度も TAS を実行しなければならず,設計時間が膨大になってしまう.そこで,本稿では,両ばらつきが正規分布に従うという仮定に基づいて,まず,電力制約をある確率で満たす PE の組み合わせを計算し,その組み合わせだけを利用した上で実行時間最小となる Power and Execution Variation-Aware Scheduling(PEVaS) を提案する.実験により,従来手法と比較し,性能が向上していることを確認した.

著者

松村 潤 松原 豊 高田 広章 大井 正也 豊島 真澄 岩井 明史

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.7, pp.1-6, 2013-03-06

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車載ネットワークのゲートウェイに用いられるCAN-Ethernetプロトコル変換アルゴリズムの研究がこれまでに行われている.従来の手法はCANメッセージの遅れ時間とゲートウェイの処理量の低減に着目している.しかし,どちらかを低減させる手法なので,CANメッセージのデッドライン制約とゲートウェイの処理量のトレードオフを考慮して,適切にネットワークを設計することが困難である.そこで本論文では,CANメッセージのデッドライン制約を満たすことに着目したデッドライン型アルゴリズムを提案する.提案手法は,メッセージの送信周期内に通信が間に合うようにゲートウェイ内での待機時間を調整する手法である.提案手法の評価を行うために,離散イベントシミュレータOMNeT++をベースにシミュレーション環境を開発した.評価実験の結果,提案手法ではデッドライン制約を守りつつ,従来手法に比べてネットワーク負荷を低減できることを確認した.

著者

清水尚彦

雑誌

研究報告組込みシステム(EMB)

巻号頁・発行日

vol.2013, no.4, pp.1-6, 2013-03-06

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本報告は、RTOSのLinuxへのマイグレーションや、RTOS教育を目的として、POSIXレイヤー上にタスクスイッチャーを構築したRTOS on POSIXの開発について述べる。RTOSレイヤーには、ToppersプロジェクトのToppersATK1を採用し、i386用のタスクスイッチコードおよびPOSIXレイヤーとの接続コードを新たに開発した。OSEKにおいて必須となっているにもかかわらず、ATK1に不足するメッセージ通信については、新たにCOM/CCCAコードを作成し、提供した。POSIXレイヤーとしてLinuxおよびCygwinを用いて実働を確認した。

著者

田中雄一郎 笹河良介 佐藤真平 吉瀬謙二

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.26, pp.1-6, 2013-03-06

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近年では,ソフトプロセッサがFPGAを使用するシステムにおいて一般的なコンポーネントとなっており,制御やデータ処理などの幅広い機能を実現するために使用されている.小型デバイスにおいてハードウェア容量は限られており,多機能・高性能化においてその容量制限が障害となる.ゆえに,小さいソフトプロセッサの開発が重要である.このようなソフトプロセッサの既存研究に,Supersmall Soft Processorが存在する.本研究ではSupersmall Soft Processorを元に使用面積の削減,並びに性能向上を目指すUltrasmall Soft Processorを提案する.Supersmall Soft Processorに対し,主要データパスの2ビット化,状態遷移の最適化,マルチプレクサの入力ロジックを含む最適化を施す.その結果,Virtex-7においてハードウェア量の削減を達成し,1.88倍のIPCを実現した.また,Ultrasmall Soft Processorの応用としてメニーコア化を検討する.

著者

大塚 敏史 石郷岡 祐

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.6, pp.1-5, 2013-03-06

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近年の自動車では,制御の電子化と情報機器連携によりネットワークの重要性が高まる一方で,接続機器増加によりセキュリティリスクも高まっている.特に不正データを侵入させシステムを異常動作させるなりすまし攻撃は,論文等で実車での攻撃が実証されており対策が急務である.一方で,車載LANはすでに広く普及しており,既存ECU(Electronic Control Unit)の変更はコストおよびシステム信頼性に影響を及ぼす.本研究では,既存ECUに変更を行わずになりすまし攻撃の検知および防止が可能な侵入検知手法の実現を目的としており,本報告では,車載LANデータの周期性を活用して高い検知精度と侵入防止機能を実現する周期検知方式を提案する.

著者

中西恒夫 久住憲嗣 福田晃

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.9, pp.1-6, 2013-03-06

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XDDP4SPLは,派生開発の中で現有ソフトウェア資産に関する理解を深め,コア資産の新規開発や現有ソフトウェアからの発掘を進め,コア資産の蓄積を進め,プロダクトライン開発に漸次的に移行するべく提唱された開発プロセスである。その過程においては,ソフトウェアプロダクトラインのパラダイムに基づく開発と派生開発による開発が併走し,現有ソフトウェア資産については,プロダクトライン全体の中での位置づけが定まっている部分とそうでない部分,コア資産として管理される部分とそうでない部分とが併存するため,プロダクトライン開発への移行,コア資産の蓄積の現況の把握が欠かせない。この目的のため,現有ソフトウェア資産の理解の深化にあわせて,徐々にトレーサビリティ管理の詳細度を向上できる,階層化トレーサビリティマトリックスの記法,ならびにフィーチャモデルの変化に伴う更新の方法を述べる。

著者

柿本 翔大 松原 克弥 高瀬 英希

雑誌

研究報告組込みシステム(EMB) (ISSN:2188868X)

巻号頁・発行日

vol.2023-EMB-62, no.51, pp.1-7, 2023-03-16

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ロボットソフトウェアの開発において,Robot Operating System(ROS)の利用が拡大している.ROS は,クラウドサーバと連携した分散型のロボットシステムの構築にも有用であるが,各機能モジュールであるノードの配置はシステム稼働前に決める必要がある.しかし,システム稼働前に推測困難な状況変化により,システム起動時に決めたノード配置が最適でなくなる可能性がある.さらに,クラウドとロボットでは,CPU アーキテクチャが異なる場合が多く,稼働中のノードを実行状態とともにクラウド・ロボット間で再配置することは技術的に難しいという課題がある.本研究では,ROS ノードの動的配置機構の検討を目的として,組込みデバイス向け ROS 2 ランタイム実装である mROS 2 を WebAssembly ランタイム上で動作させることで,アーキテクチャ中立な ROS ノード実行状態を実現する.本稿では,mROS 2 を WebAssembly 上で動作させるために実装すべき機能を明らかにして,WebAssembly 化による実行時性能への影響を実験結果により示す.

著者

高瀬 英希 上野 嘉大 山崎 進

雑誌

研究報告組込みシステム(EMB) (ISSN:2188868X)

巻号頁・発行日

vol.2018-EMB-48, no.5, pp.1-8, 2018-06-22

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2012 年に登場した Elixir は,Erlang VM 上で動作する関数型言語であり,分散システム対応でスケールしやすく,軽量で耐障害性が高いという特徴がある.習熟容易性および開発生産性が高く,並列処理のプログラミングが容易に実現できる.Elixir の Web アプリケーションフレームワークとしては Phoenix が知られている.本稿では,IoT システムの構築における Elixir の有用性を議論する.IoT システムにおいて多く採用される IoT ボードに Elixir / Phoenix の実行環境を整備し,種々の性能を評価できる動作するベンチマークスイートを用意する.これによって各種 IoT ボードにおける Elixir / Phoenix の実行性能を基礎評価し,IoT システムへの導入に向けた有用性を定量的に議論する.評価の結果,Elixir の並列処理性能は IoT システムにおいても発揮されること,Phoenix サーバについても IoT システムに十分な応答性能を得られることが示された.

著者

西田 耀 木村 啓二

雑誌

研究報告組込みシステム(EMB) (ISSN:2188868X)

巻号頁・発行日

vol.2020-EMB-53, no.14, pp.1-6, 2020-02-20

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アプリケーションの耐障害性を向上させる手法の一つにチェックポインティングがある.これまでに,アプリケーションを変更することなく透過的にチェックポイントを行う手法がいくつか発表されている.また,Non-volatile DIMM (NVDIMM) を状態の保存先として利用することで,主記憶に比べて 100 倍以上遅い外部記憶へのアクセスに依存することなくチェックポイントを行う手法が提案されている.しかし,DRAM で構成された主記憶から不揮発性の記憶装置に状態をコピーするという操作は依然存在しており,これがチェックポイントのオーバーヘッドの大部分を占めている.本研究では,アプリケーションを NVDIMM 上に直接マッピングして実行することで状態のコピーを最小限に抑え,さらにページテーブルも含めたプロセスのメモリ空間を二重化して一貫性を確保しつつチェックポインティングを行う,NDCKPT という手法を提案する.Linux Kernel に NDCKPT を実装し,Optane DC Persistent Memory を用いて評価を行った結果,メモリ消費量が 1MB 程度のアプリケーションでは,100ms 程度の高頻度でチェックポイントを行っても実行時間の増加を 1% 以下に抑えられることがわかった.また,数百 MB のメモリを消費するアプリケーションにおいては,NVDIMM 上で実行を行うオーバーヘッドが支配的で実行時間比で 2 倍から 3 倍以上となる一方,チェックポイントによって加わるオーバーヘッドは 20-30 秒間隔で 10% 前後となることがわかった.

著者

福元伸也 渕田孝康

雑誌

研究報告組込みシステム(EMB)

巻号頁・発行日

vol.2014-EMB-35, no.28, pp.1-5, 2014-11-11

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近年,ビッグデータと呼ばれる大規模データから有益な情報を抽出しようとする試みが広く行われており,テキストデータの解析に関する多くの研究がなされている.本研究では,シソーラスの分類語彙表を用いて,単語の特徴ベクトルである共起行列を生成する手法を提案する.出現単語のみによる共起行列を,単語の意味を考慮した分類語に変換することにより,共起行列の次元数が増大するのを抑えることができ,単語の特徴ベクトルをより的確なベクトルとして表現できる.また,得られた共起行列から分類を行うための学習器には,アンサンブル学習の 1 つであるランダムフォレストと大規模データに対して高度な分析が可能な機械学習フレームワークである Jubatus を用いた.実験では,ニュース記事のカテゴリ分類を行い,複数の学習アルゴリズムについて検証した.

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

金森 一真 早川 栄一

雑誌

研究報告組込みシステム(EMB)

巻号頁・発行日

vol.2015-EMB-36, no.28, pp.1-6, 2015-02-27

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組込みコンピュータの高性能化とネットワークに接続可能なインタフェースが搭載されたことにより,センサ機器を利用したWebサービスの開発が盛んになっている.従来の組込みシステム開発では,ターゲットデバイスの性質に応じて複数の言語や開発環境を用いることから,開発効率が低いという問題がある.本研究は,Web 開発に適した軽量言語を組込み開発に適用し,ネットワーク接続された組込み機器群のシステム開発を容易にする開発環境を提供する.上記の問題に対して,本環境では Web との親和性の高い JavaScript を記述言語として採用し,サーバ上で動作する開発環境およびデバイス制御ライブラリ群を用意することで,単一の言語環境で複数の機器の制御を可能とした.制御ライブラリには,開発の抽象度に応じた API の提供,サーバ上でセンサ機器の制御を行うための JSON を中心としたデータ通信機構を提供した.

著者

大橋 正

雑誌

研究報告組込みシステム(EMB)

巻号頁・発行日

vol.2013-EMB-29, no.6, pp.1-8, 2013-05-20

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初期のコンピュータのハードウェア設計段階では文書に記載された回路図を基として論理ゲート間を配線でリンクした Linked logic が適用されていた.そのコンピュータは人とワイヤーを介して操作パネルでコミュニケーションを行い運用・保守を行った.その後インターネットを介し,コンピュータと人がコミュニケーションをなして運用・保守をした.一方,コンピュータの設計図面等の文書は紙媒体で閲覧・管理されて以来,HTML などのハイパーメディアで閲覧・管理をするようになった.更に今日ではクラウドの普及と Android のスマートフォン等の出現により,利用者が固定しているか否かに関わらず多種多様の電子機器に関わるハードウェアやソフトウェアの運用,保守,閲覧,管理等の情報を Android はインターネットにより膨大なビッグデータとして取込める様になってきた.この膨大なビッグデータから,必要な Android のハードウェア・データやソフトウェアデータを Android で入手し,運用,保守,閲覧,管理等を従来よりも高機能化する方法として Web Linked Data を導入し,最適なシステム設計に役立たせる期待が生じてきた.本論は Android を情報システムと組込みシステムの両面から捉えて設計する eALD(embedded Android with Linked Data) システムを念頭に置いて,Web Linked Data の Android 系設計への適用を考察する.