疎結合ハードウェアRTOS搭載産業ネットワーク用SoC

丸山 修孝  石川 拓也  本田 晋也  高田 広章  鈴木 克信  
(システム開発論文)

誌名
電子情報通信学会論文誌 D   Vol.J98-D   No.4   pp.661-673
発行日: 2015/04/01
Online ISSN: 1881-0225
DOI: 10.14923/transinfj.2014JDP7101
論文種別: 論文
専門分野: ソフトウェアシステム
キーワード: 
リアルタイムOS,  ハードウェアRTOS,  産業用ネットワーク,  SoC,  

本文: PDF(2MB)
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あらまし: 
近年産業用ネットワークシステムとして高速なネットワークが導入されており,このネットワーク処理のCPUへの負荷がモータコントロールなどのリアルタイム処理に影響を及ぼしている.本論文ではネットワーク機能をもった機械制御用コントローラ(FAコントローラ)のためのSoCアーキテクチャを提案する.ネットワークプロトコルはマルチタスク構造になっておりRTOSを頻繁に呼び出すことから,本研究ではハードウェア化RTOSを採用することによりRTOS処理を高速化し,ネットワーク処理におけるCPU負荷を軽減した.従来我々が提案していたハードウェアRTOSは専用コアを必要とし,両者は密結合な専用インターフェースで接続されていた.しかしFAコントローラにおいては,既にあるソフトウェア資産や開発環境の継承の有利さゆえARMコアの使用が望まれている.こうした背景から本論文ではハードウェアRTOSをARMコアのシステムバス上に配置する疎結合アーキテクチャを提案し,更に本アーキテクチャを採用したFAコントローラ用SoCを開発した.開発したSoCはARMコアとハードウェアRTOSを搭載した世界初の商用SoCである.本SoCを評価した結果,従来のソフトウェアRTOSに比較し,API実行性能は1.4〜2.9倍,UDP/IP性能は2.74倍であった.