組込みシステムとは コンピュータ制御システム?

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1 組込みシステムとは コンピュータ制御システム?
　「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」 e.g. クーラー　＋　センサ、マイコン　＝　エアコン 　　　電子交換機　＝　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

2 組込みシステムの適用分野 ・防衛、宇宙： 火星探査機、ミサイル誘導システム ・運輸： 航空機、自動車
・防衛、宇宙：　火星探査機、ミサイル誘導システム ・運輸：　航空機、自動車 ・産業用機器：　エレベータ、生産システム ・ネットワーク装置：　スイッチ、ルータ ・通信端末：　携帯電話、ファクシミリ ・AV家電：　テレビ、レコーダー、ディジタルオーディオ ・白物家電：　炊飯器、洗濯機、冷蔵庫、エアコン ・GPS応用：　カーナビ、ガーミン

3 携帯電話の例 ・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 スマフォの場合：OS X iPhone, Android (既存OSのカーネルを利用)

4 自動車の例 ・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

5 リアルタイムオペレーティングシステム入門
ＲＴＯＳの特性と機能要件 一般的なＲＴＯＳの構成 カーネルの構成 ＲＴＯＳサービス デバグエージェント 典型的なタスク操作 典型的なセマフォ操作

6 RTOSに求められる特性 信頼性 人間の介入無しに長時間動作 e.g. 年あたりのダウン時間1分以内 予測可能性
システムコールの応答時間のばらつきの最小化 コンパクトさ メモリ消費量の正確な把握が可能なことを利用 スケーラビリティ スケールアップ/ダウン容易性 e.g. 携帯電話の基地局と端末で共通のOS

7 RTOSの機能要件 マルチタスク 資源管理 ハードウェアの抽象化 ＡＰＩの提供 より高い信頼性 高速性 ゆるいメモリ要件
多様なスケジューリングポリシーのサポート ROM/RAMブート、ディスクレスのサポート 異なるハードウェアプラットフォームへの移植性

8 一般的なRTOSの構成 カーネル（マイクロカーネル） プロトコルスタック ファイルシステム C/C++ライブラリサポート ＰＯＳＩＸサポート
デバイスドライバ デバッギングツール デバイスI/O

9 標準的なカーネルの構成 スケジューラ カーネルオブジェクト
タスク、割込みサービスルーチン、タイマ、各種セマフォ、メッセージキュー、パイプ etc. サービス 時間管理、割込み処理、メモリ管理、デバイス管理

10 RTOSサービス マイクロカーネル志向 追加のサービスコンポーネントの開発により、カーネル機能の拡張が簡単 ファイルシステムコンポーネント
必要に応じて高速で独自のファイルシステムを提供 ターゲットデバグエージェント ホストデバッガとの協調でソースレベルデバグ機能を提供 コンポーネント構成 メモリ効率をあげるため必要なコンポーネントのみ

11 タスク操作 実行可能状態 開始 生成 停止 待ち状態 実行状態 停止 削除

12 アプリケーション初期化タスク ApplicationInitializing() { Create kernel objects;
Create&Start ApplicationTasks; Delete itself; }

13 マルチタスク wait&signaling
WaitingTask() { … acquire(); } SignalingTask() { … flush(); }

14 マルチタスク wait&signaling
Waiting Task1 acquire セマフォ Signaling Task flush Waiting Task2 acquire 初期値：使用中 Waiting Task3