IoTデバイスのための組込みアプリケーションへの自動適応化技術

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K11873
• Research Institution: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 田中 清史 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (20333445)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: リアルタイムシステム / 命令セット / 適応化 / FPGA / リアルタイムスケジューリング

Outline of Annual Research Achievements

本研究は，個々の組込みアプリケーションの要求にしたがって，必要最小構成のCPUおよびOSを自動生成する技術を研究し，IoT時代における機器開発の効率化，コスト削減，および性能向上を支援することと，アプリケーションに最適なタスクスケジューリング手法を適用することによりリアルタイム性を向上させることを目的としている．2020年度以降は全体計画のうち，(6)適応化用CPUの詳細設計・開発，(7)CPU適応化ツールの実装，(8)適応化用OSの詳細設計・開発，(9)OS適応化ツールの実装，(10)適応化CPU・OSの評価，(11)適応化スケジューラの実装，および(12)適応化スケジューラのリアルタイム性評価について研究を進める計画であるが，このうち2023年度は主に昨年度から引き続き(11)と(12)を実施し，それらの完成度を高めた．
項目(11)において，静的／動的優先度をベースとするこれまでのリアルタイムタスクスケジューリングアルゴリズムに加え，タスクの重要度を導入した新たなアルゴリズムを提案してきたが，実際のリアルタイム組込みOSであるFreeRTOSを対象としてスケジューラの実装を進めた．本実装はFreeRTOSの既存のシステムコールのみを利用することで実現可能であることが特徴である．項目(12)として，本実装に関して実際のタスクセットによりリアルタイム性を実測・評価した結果，シミュレーション上の結果とほぼ同じ効果が得られることがわかった．
さらに，将来の組込みシステムではマルチコアの利用が標準的になることを見越し，提案するリアルタイムタスクスケジューリングアルゴリズムのマルチコア拡張について研究を進めた．