時間制約付LOTOS言語で書かれた通信プロトコル仕様のハードウェア化に関する研究

• 研究課題/領域番号: 11650379
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 情報通信工学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 東野 輝夫 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (80173144)
• 研究分担者: 岡野 浩三 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 講師 (70252632) ; 北道 淳司 大阪大学, サイバーメディアセンター, 講師 (20234271) ; 安本 慶一 滋賀大学, 経済学部, 助教授 (40273396) ; 中田 明夫 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (60295839) ; 北嶋 暁 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (00304030) ; 船曳 信生 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助教授 (70263225)
• 研究期間 (年度): 1999 – 2000
• 研究課題ステータス: 完了 (2000年度)
• 配分額: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円); 2000年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 1999年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
• キーワード: LOTOS / ハードウェア合成 / 実時間システム / 並行システム / 形式記述言語 / 通信プロトコル / VHDL / スケジューリング / 形式記述技法 / ハードウェア高位合成 / レジスタ転送レベル

研究概要

近年,通信プロトコル向けの言語の開発とその効率の良い実装法に関する研究が盛んに行われている.特に時間制約を含む通信プロトコルの仕様を簡潔に記述するには,「実時間マルチランデブ」と呼ばれる複数プロセス間での高度な同期機構(プロセス間のデータ交換のみならず,指定された時間に指定された同期条件が成立するときのみ同期を行う機構)を利用できることが望ましい.時間制約付LOTOS(E-LOTOS)は並行,選択,割込などの構文と実時間マルチランデブ機構を持つ通信プロトコル用の言語である.近年のネットワークの高速化に伴い,これらの通信プロトコルをハードウェア回路として実現する要求が高まっている.特に,ネットワークスイッチやQoS制御を行うマルチメディア通信プロトコルでは,I/0のみならずプロトコル内部の各処理を与えられた時間制約通りに実行する必要があり,そのためのハードウェア機構が必要となる.本研究では,E-LOTOSで書かれた時間制約付きの通信プロトコル仕様をレジスタ転送レベルの回路記述に自動変換するための一つの手法を考案すると共に,その手法に基づく回路合成システムを作成した.考案した手法では,E-LOTOSで書かれた時間制約付きの仕様を複数個のEFSM仕様とその間の同期制御を表すランデブー表に分解し,それらをもとにハードウェア記述言語VHDLで書かれたレジスタ転送レベルの回路記述に変換した.得られた回路記述は市販のハードウェア合成系を用いて,FPGAやVLSI回路に自動変換できる.作成したシステムを用いてネットワークスイッチなどの実装実験を行い,提案手法の有効性を評価した.

研究成果

• [文献書誌] 安本慶一,東野輝夫,谷口健一: "A compiler to implement LOTOS specifications on distributed environments"The International Journal of Computer and Telecommunications Networking (Computer Networks). (採録決定). (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 片桐久晶,桐村昌行,安本慶一,中田明夫,東野輝夫,谷口健一: "同期通信可能な周期EFSM群のハードウェア構成法"情報処理学会論文誌. 42・3(掲載予定). (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 片桐久晶,安本慶一,北嶋暁,東野輝夫,谷口健一: "Hardware Implementation of Communication Protocols modeled by Concurrent EFSMs with Multi-way Synchronization"Proceedings of the 37th Design Automation Conference (DAC-2000). 762-767 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 寺島芳樹,安本慶一,東野輝夫,安倍広多,松浦敏雄,谷口健一: "Integration of QoS Guarantees into SMIL and its Flexible Implementation"Proceedings of Eighth International Workshop on Quality of Service (IWQoS 2000). 164-166 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 片桐久晶,桐村昌行,安本慶一,東野輝夫,谷口健一: "Hardware Implementation of Concurrent Periodic EFSMs"Proc. Joint Int. Conf. on 13th Formal Description Techniques and 20th Protocol Specification, Testing, and Verification. 285-300 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 山口弘純,Khaled El-Fakih,Gregor von Bochmann,東野輝夫: "A Petri Net Based Method for Deriving Distributed Specification with Optimal Allocation of Resources"Proc. of International Conference on Software Engineering Applied to Networking and Parallel/Distributed Computing. 19-26 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] K.Yasumoto, T.Higashino and K.Taniguchi: "A compiler to implement LOTOS specifications on distributed environments"The International Journal of Computer and Telecommunications Networking (Computer Networks). (accepted, to appear). (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] H.Katagiri, K.Yasumoto, A.Kitajima, T.Higashino and K.Taniguchi: "Hardware Implementation of Communication Protocols modeled by Concurrent EFSMs with Multi-way Synchronization"Proceedings of the 37th Design Automation Conference. (DAC-2000). 762-767 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Terashima, K.Yasumoto, T.Higashino, K.Abe, T.Matsuura and K.Taniguchi: "Integration of QoS Guarantees into SMIL and its Flexible Implementation"Proceedings of Eighth International Workshop on Quality of Service. (IWQoS 2000). 164-166 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] H.Katagiri, M.Kirimura, K.Yasumoto, T.Higashino and K.Taniguchi: "Hardware Implementation of Concurrent Periodic EFSMs"Proc.IFIP Joint International Conference on 13th Formal Description Techniques and 20th Protocol Specification, Testing, and Verification. 285-300 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] H.Yamaguchi, K.El-Fakih, G.von Bochmann and T.Higashino: "A Petri Net Based Method for Deriving Distributed Specification with Optimal Allocation of Resources"Proc.of International Conference on Software Engineering Applied to Networking and Parallel, Distributed Computing. 19-26 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] 安本慶一,東野輝夫,谷口健一: "A compiler to implement LOTOS specifications on distributed environments"The International Journal of Computer and Telecommunications Networking (Computer Networks). (採録決定)(未定). (2001)
• [文献書誌] 片桐久晶,桐村昌行,安本慶一,中田明夫,東野輝夫,谷口健一: "同期通信可能な周期EFSM群のハードウェア構成法"情報処理学会論文誌. 42・3(掲載予定)(未定). (2001)
• [文献書誌] 片桐久晶,安本慶一,北嶋暁,東野輝夫,谷口健一: "Hardware Implementation of Communication Protocols modeled by Concurrent EFSMs with Multi-way Synchronization"Proceedings of the 37th Design Automation Conference (DAC-2000). 762-767 (2000)
• [文献書誌] 寺島芳樹,安本慶一,東野輝夫,安倍広多,松浦敏雄,谷口健一: "Integration of QoS Guarantees into SMIL and its Flexible Implementation"Proceedings of Eighth International Workshop on Quality of Service (IWQoS 2000). 164-166 (2000)
• [文献書誌] 片桐久晶,桐村昌行,安本慶一,東野輝夫,谷口健一: "Hardware Implementation of Concurrent Periodic EFSMs"Proc.Joint Int.Conf.on 13th Formal Description Techniques and 20th Protocol Specification, Testing, and Verification. 285-300 (2000)
• [文献書誌] 山口弘純,Khaled El-Fakih,Gregor von Bochmann,東野輝夫: "A Petri Net Based Method for Deriving Distributed Specification with Optimal Allocation of Resources"Proc.of International Conference on Software Engineering Applied to Networking and Parallel/Distributed Computing. 19-26 (2000)
• [文献書誌] 北嶋,安本,東野,谷口: "Deriving Concurrent Synchronous EFSMs from Protocol Specifications in LOTOS"電子情報通信学会英論文誌(A). E82-A-4. 487-494 (1999)
• [文献書誌] 辰本,安倍,安本,東野,松浦,山口,谷口: "時間拡張 LOTOS コンパイラの作成とマルチメディアアプリケーションへの応用"情報処理学会論文誌. 41-2. 424-434 (1999)
• [文献書誌] 片桐,北嶋,安本,東野,谷口: "LOTOS で記述されたプロトコルの VHDL による実現とその評価"情報処理学会DICOMOシンポジウム論文集. 31-36 (1999)
• [文献書誌] 中田,服部,東野,谷口: "時間制約と入出力データに関する条件判定が同時に記述できるオートマトンモデルとその双模倣等価性検証法"情報処理学会DPワークショプ. 37-42 (1999)
• [文献書誌] 片桐,安本,東野,谷口: "Hardware Implementation of Communication Protocols modeled by Concurrent EFSMs with Multi-way Synchronization"Proceediogs of the 37th ACM/IEEE Design Automation Conference. 37(掲載予定). (2000)
• [文献書誌] 桐村,片桐,安本,東野,谷口: "ある時間周期で動作する並行 EFSM 群のハードウェア化の一手法"情報処理学会DICOMOシンポジウム論文集. (掲載予定). (2000)