| 研究課題/領域番号 |
18K11225
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| 研究機関 | 東京都市大学 |
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研究代表者 |
横山 孝典 東京都市大学, 情報工学部, 教授 (60386357)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 組み込みシステム / サイバーフィジカルシステム / 分散処理 / リアルタイム処理 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、無線通信のように通信時間が変動するネットワークを含む環境において、ジッタが小さくリアルタイム性のあるサイバーフィジカルシステムを実現できる分散処理環境を開発することである。本分散処理環境は、物理時間駆動処理と論理時間駆動処理を行うための「分散処理実行環境」と、その分散処理実行環境上で動作するアプリケーションの開発を支援するための「ソフトウェア開発環境」から成る。
「分散処理実行環境」はリアルタイムOSと分散ミドルウェアから成り、前者については、物理時間駆動処理向けの固定優先度スケジューリングと、論理時間駆動処理向けの論理デッドラインによるEDFスケジューリングの両者をサポートするリアルタイムOSの実装をほぼ終了した。後者については、入出力タスクは物理時間に同期して実行する物理時間駆動動作を行い、入出力以外の処理を行う算出タスクは通信時間の変動の影響を受けない論理時間に基づいて管理される論理時間駆動動作を行う機能を持つ分散ミドルウェアの実装をほぼ終了した。
「ソフトウェア開発環境」については、Simulimkモデルを入力し、UMLで記述した分散処理モデルを生成するモデル変換ツールの実装をほぼ終了した。本モデル変換ツールが出力する分散処理モデルは、レプリカを用いて位置透過性を実現する時間駆動分散オブジェクトモデルに基づくもので、上記「分散処理実行環境」上での動作に適している。
しかしながら令和３年度は、新型コロナウイルスCOVID-19の影響で当初の計画通りの研究活動ができず、開発した「分散処理実行環境」と「ソフトウェア開発環境」の十分な評価を行うことができなかった。また、学会発表や論文投稿ができていない研究成果も残されているため、研究期間を延長することとなった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
令和３年度は、新型コロナウイルスCOVID-19の影響で予定通りの研究活動が困難であったため、当初の計画通りの進捗を得ることはできていない。
「分散処理実行環境」はリアルタイムOSと分散ミドルウェアから構成されるが、両者ともこれまで提案した機能についてはほぼ実装を完了し、統合動作が可能なことを確認している。リアルタイムOSについては、固定優先度スケジューリングとEDFスケジューリングの両者をサポートするとともに、それらに対応したリソース管理機能を実装した。分散ミドルウェアについては、タイムスタンプ付きメッセージ通信機能と論理時間管理機能を有し、入出力タスクにはリアルタイムOSの固定優先度スケジューリングを適用してジッタの少ない動作を実現し、算出タスクには論理時間管理機能とリアルタイムOSのEDFスケジューリングを適用して通信時間の変動を許容できる分散処理を実現している。
「ソフトウェア開発環境」については、Simulimkモデルを入力し、時間駆動分散オブジェクトモデルに基づく分散処理が可能なUMLモデルを生成するモデル変換ツールを設計・実装した。また上記分散ミドルウェア向けの構成情報を生成するツールも開発した。
以上のように「分散処理実行環境」「ソフトウェア開発環境」とも、当初予定した機能については、実装をほぼ終了した。そして、リアルタイムOSやモデル変換ツール等に関していくつかの学会発表を行った。しかしながら性能や有用性についてより詳細な評価を行うべき事項が残されていることや、学会発表や論文投稿を行っていない研究成果も残されていることから、「やや遅れている」と判断する。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和４年度は、「分散処理実行環境」および「ソフトウェア開発環境」の性能や有用性についてより詳細な評価を行うとともに、必要によりその評価結果をフィードバックして機能改善や性能向上を図る予定である。
「分散処理実行環境」に対しては以下を実施する。まず、リアルタイムOSのスケジューリング機構やリソース管理機構、および、分散ミドルウェアの論理時間管理機構やメッセージ通信機構について詳細な性能評価を実施する。そして、リアルタイムOSと分散ミドルウェアを統合動作させて、「分散処理実行環境」全体の性能および有用性の評価を行う。そして評価結果を分析し、機能改善および性能向上の余地がある場合は改良を行う。
「ソフトウェア開発環境」に対しては以下を実施する。モデル変換ツールについては、現実のアプリケーションを対象に適用実験を行い、ツールの有用性と適用可能範囲について評価する。そして評価結果を分析し、機能改善や適用範囲拡大の余地がある場合は改良を図る。
そして、以上の評価結果に基づき、本研究の最終成果をまとめて学会発表および論文投稿を行う予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
令和３年度は新型コロナウイルスCOVID-19の影響で計画通りの研究活動が困難であったため、十分な評価を行うに至らず人件費（謝金）が発生しなかったこと、および、そのために最終研究成果をまとめて学会発表や論文投稿を行うには至らず、旅費や学会参加費、論文掲載料が発生しなかったことによる。
次年度使用額については、評価の実施に伴う人件費（謝金）、研究発表のための学会参加費や旅費、そして論文掲載料として使用することを計画している。
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