リアルタイムシステム 組込みシステム 2016年 9 月 15日.

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1 リアルタイムシステム 組込みシステム 2016年 9 月 15日

2 組込みシステム（embedded System）とは
「機械や機器に組込まれて、その制御を行うコンピュータシステム」 「専用の機能を実行するために、ハードウェアとソフトウェアが緊密に統合されたコンピュータシステム」 「キーボード、マウス、ディスプレイのような汎用入出力装置を持たないコンピュータシステム」 昔は 「コンピュータ制御」とか「マイコン制御」とか 　呼ばれていた　

3 コンピュータ制御 クーラー ＋ センサ、マイコン ＝ エアコン きめ細かな制御が可能（快適かつ経済的） 電話交換機 ＝ 通話路 ＋ スイッチ
クーラー　＋　センサ、マイコン　＝　エアコン 電話交換機　＝　通話路　＋　スイッチ 　 ＋　専用プロセッサ　＋　専用ソフトウェア きめ細かな制御が可能（快適かつ経済的） ソフトウェアの書換えにより機能の追加改訂が可能 機器の機能、性能、経済性を飛躍的に向上させることが可能

4 目次 組込みソフトウェア産業の動向 組込みシステムの適用分野、適用例 組込みシステムの構成 「リアルタイムシステム」の講義内容

5 組込みソフトウェア産業の動向 2009年度版 組込みソフトウェア産業実態調査 報告書 平成21年7月 経済産業省 商務情報政策局
経済産業省　商務情報政策局 情報処理振興課

6 ソフトウェア関連産業 69.6兆円

7 組込み関連製造業 製造業の大半が組込み関連に分類される 情報サービス業の5倍 平成18年→平成19年にかけても増加

8 組込み開発

9 組込み開発 生産額70兆円に対し8兆円を超える（比率12％程度）開発費 開発費の40％以上がソフトウェア
ソフトウェア開発費は2004→2009でほぼ倍増

10 組込みソフトウェア技術者数

11 組込みソフトウェア技術者数 年平均成長率11.6% 不足者数はここ数年減ってきている

12 応用情報技術者試験（午後）

13 目次 組込みソフトウェア産業の動向 組込みシステムの適用分野、適用例 組込みシステムの構成 「リアルタイムシステム」の講義内容

14 組込みシステムの代表的適用分野 家庭内 オフィス 工場 公共施設 適用分野 利用例 家電機器 電子レンジ，炊飯器，冷蔵庫，洗濯機，エアコン
AV機器 テレビ，ビデオ，ディジタルカメラ，オーディオ機器 娯楽/教育機器 ゲーム機，電子楽器，カラオケ，パチンコ 個人用情報機器 PDA，電子手帳，カーナビ パソコン周辺機器 プリンタ，スキャナ，ディスクドライブ，DVDドライブ OA機器 コピー，FAX 通信機器 携帯電話，ルーター，ハブ，携帯電話基地局，交換機 運輸機器 自動車，信号機，鉄道車両，鉄道制御，航空機 工業機器/FA機器 プラント制御，NC工作機械，工業用ロボット 設備機器 ビル用照明/空調/電力システム，エレベータ 医用機器/福祉機器 血圧計，心電計，レントゲン，CTスキャナ 宇宙/軍事 ロケット，人工衛星，ミサイル 業務機器 POS端末，自動販売機 計測機器 テスタ，オシロスコープ 家庭内 オフィス 工場 公共施設

15 適用例 携帯電話 ディジタルセットトップボックス（DST） ケーブルテレビの受信機 自動車

16 携帯電話 ・制御系（ファームウェア） 音声処理（A/D、D/A変換、雑音除去）、 移動体通信機能 ・付加サービス系
　移動体通信機能 ・付加サービス系 　電子メール編集、webブラウザ、アドレス帳管理 ハードウエア、OSに関する知識が不可欠 大規模、システム系開発に類似 OS X iPhone, Android (既存OSのカーネルを利用)

17 DST ・トランスポートストリームデコーダ ケーブルテレビのチャンネル選択 スクランブル解除・コピー制御 ・AVデコーダ
チャンネル信号　⇒　 音声 ビデオフレーム ・チャンネル予約などのユーザサービス機能 デコーダハードウェア 信号処理プロセッサ

18 自動車 ・ボディ系 シート制御、ドア制御、ライト制御、シートベルト制御、 ミラー制御、エアコン etc. ・制御系
　シート制御、ドア制御、ライト制御、シートベルト制御、 　ミラー制御、エアコン　etc. ・制御系 　ブレーキ制御、ステアリング制御、車両姿勢制御、 　トランスミッション制御、ABS、エアバッグ制御 ・情報系 　カーナビ、GPS、バックモニタ、カーオーディオ

19 自動車の例（ソフトウェア） 32bitOS上で動作 （ITRON, OSEK/VDX準拠） プログラム サイズ 信頼性 要求 情報系 制御系
ボディ系 信頼性 要求

20 応用情報の近年の出題内容 2016年春：飲食店向けタッチ式注文端末 2015年秋：通信機能内蔵ディジタル電力量計
2015年春：自動車用衝突被害軽減ブレーキ 2014年秋：DVD/BRDレコーダー用リモコン 2014年春：園芸用自動給水器 2013年秋：ネットワーク接続式インターホン 2013年春：ワイヤレス充電ステーション 2012年秋：スマートフォンの歩数計アプリ 2012年春：携帯オーディオプレイヤー

21 組込みシステムの特性 専用システム 最適なシステム設計が可能 厳しいリソース制約 高い信頼性 運輸/工業機器など誤動作が人命にかかわる
コストダウン、低消費電力化、小型化、軽量化 高い信頼性 運輸/工業機器など誤動作が人命にかかわる リアルタイム性 制御対象によって定まる時間要件 マルチタスク 多数の入力装置、出力装置

22 目次 組込みソフトウェア産業の動向 組込みシステムの適用分野、適用例 組込みシステムの構成 「リアルタイムシステム」の講義内容

23 組込みシステム（embedded System）とは
「専用の機能を実行するために、ハードウェアとソフトウェアが緊密の統合されたコンピュータシステム」 「機械や機器に組込まれて、その制御を行うコンピュータシステム」 単独では 機能しない 「キーボード、マウス、ディスプレイのような汎用入出力装置を持たないコンピュータシステム」 一般のパーソナルコンピュータとは別物 結局はコンピュータシステム ソフトウェアの構成、作り方も自ずと．．．

24 リアルタイム・マルチタスクシステムの構成
外部イベントにタイムリーに応答するシステム ②処理 ①イベント発生 制御 コンポーネント ③応答 被制御 コンポーネント 被制御 コンポーネント ②処理 被制御 コンポーネント ③応答 ①イベント発生

25 組込みシステムの特殊性 プロセッサ 特殊な計算を高速に実行する必要性 オペレーティングシステム アプリケーション
消費電力（発熱）は極力抑えて オペレーティングシステム マルチタスク、リアルタイム性の実現 必要な機能は予め分かっている アプリケーション 被制御コンポーネントに関する知識

26 組込みシステム設計の実際 開発規模 使用しているプロセッサ（種類・数） オペレーティングシステム

27 開発規模

28 開発規模（新規開発分）

29 プロセッサ

30 オペレーティングシステム

31 目次 組込みソフトウェア産業の動向 組込みシステムの適用分野、適用例 組込みシステムの構成 「リアルタイムシステム」の講義内容

32 リアルタイムシステム リアルタイム処理実現の基礎理論 リアルタイムオペレーティングシステム（RTOS） リアルタイムタスクのモデル化
周期性、デッドライン タスクスケジューリング 全てのタスクのデッドラインを守る デッドロックの検出、回避、予防 複数のタスクがお互いに相手を待つこと RTOSの諸機能 タイマ、割込み処理、メモリ管理

33 リアルタイムシステムのスケジューリング ・外部イベントとそれを処理するタスクを対応付け ・複数のタスクが動作しているとき、どのタスクにCPU
　を与えるかはスケジューラが判断し、必要に応じて 　プロセススイッチ 機能要求の充足 時間要求の充足 ・タスクのモデル化 ・スケジューリングアルゴリズム が必要

34 「リアルタイムシステム」のホームページ