実時間制約を含むネットワークシステムのHW/SWコデザインに関する研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15300016
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 東野 輝夫 大阪大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (80173144)
• 研究分担者: 安倍 広多 大阪市立大学, 学術情報総合センター, 講師 (40291603) ; 中田 明夫 大阪大学, 大学院・情報科学研究科, 助教授 (60295839) ; 安本 慶一 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 助教授 (40273396) ; 梅津 高朗 大阪大学, 大学院・情報科学研究科, 助手 (10346174) ; 山口 弘純 大阪大学, 大学院・情報科学研究科, 助手 (80314409)
• キーワード: 実時間システム / ハードウェア合成 / HW / SWコデザイン / ネットワークシステム / モデル検査

研究概要

近年の高速通信網の発展・普及に伴い,ネットワークスイッチやルータ,マルチメディア情報端末など様々なネットワークシステムが開発されている.一般に,これらのネットワークシステムは実時間制約を持つ複数プロセスがお互いにデータ交換や同期・排他制御のための通信を頻繁に行いながら並行に動作する.また,各プロセスはソフトウェアとして実現する方がよい場合と,ハードウェアとして実装する方がよい場合がある.しかし,対象とするネットワークシステムの入出力バッファサイズや,単位時間に処理するパケット数(画像数),受信間隔などの通信タイミングやQoSパラメータの値などに依存して,並行プロセスのスケジューリングや各プロセスの実行時間制約などを変更する必要がある.
本研究では通信プロトコル向け仕様記述言語の一つである実時間LOTOSで書かれたネットワークシステムの仕様から,その仕様通りに動作するハードウェア・ソフトウェア協調回路(マイクロプロセッサー内蔵FPGA回路)を自動合成するシステムを設計・試作し,高速ネットワークモニターやDiffServなどで用いられるルータ,マルチメディアシステムなどの回路を合成し,その有効の検討を行った.また,各EFSMで用いられるモジュールの処理時間やシステム全体の時間制約・周期などをパラメータ化し,それらのパラメータ情報を申請者らが試作している記号的モデル検査ツールに入力し,与えられたシステムが指定された周期内に時間制約通りに動作するためにパラメータ群が満たすべき条件式を与えたパラメータを引数とする線形不等式の論理結合の形で導出する方法を検討するとともに,提案手法に基づく記号的モデル検査ツールの試作を開始した.

研究成果

• [文献書誌] 桐村 昌行: "高速ネットワーク向けネットワークモニタ回路の設計と実装"情報処理学会論文誌. 44・6. 1593-1603 (2003)
• [文献書誌] 山口 弘純: "動画像を用いたコミュニケーションシステム向けのアプリケーション層マルチキャスト"コンピュータソフトウェア. (採録決定). (2004)
• [文献書誌] Tomoya Kitani: "Design and Implementation of Priority Queuing Mechanism on FPGA using Concurrent Periodic EFSMs and Parametric Model Checking"Proc.of 13th Int.Conf.on Field Programmable Logic and Applications (FPL 2003). LNCS・Vol.2778. 1145-1148 (2003)
• [文献書誌] Tao Sun: "QoS Functional Testing for Multi-media Systems"Proc.of 23rd IFIP Int.Conf.on Formal Techniques for Networked and Distributed Systems (FORTE 2003). 319-334 (2003)
• [文献書誌] Takanori Mori: "Design of Media Synchronization Protocols using Parametric Model Checking and Functional Testing"Proc.of 2003 Int.Workshop On Testing Real-Time and Embedded Systems (WTRTES 2003). 51-62 (2003)
• [文献書誌] Hirozumi Yamaguchi: "A Receiver Coordination Protocol for the Efficient Use of Bandwidth in Distributed Multimedia Applications"Proc.of 5th Int.Workshop on Multimedia Network Systems and Applications (MNSA2003). 531-536 (2003)