TOPPERS Project Newsletter No.1
（創刊号）
２００１年１１月１９日 発行

TOPPERSプロジェクト
http://www.ertl.jp/TOPPERS/
JSPカーネル Release 1.2 の配布を開始

TOPPERSプロジェクトとは？

TOPPERS プロジェクトでは，TOPPERS/JSP カーネル
Release 1.2 の配 布を，11 月 15 日付けで開始しました。
Release 1.2では，SH4，H8（H8/3048F），ARM7TDMIの 3種類のターゲット プロセッサを新たにサポートしたことに加えて，コンフィギ ュレータの改良やカーネルの細部の改良を行いました。
TOPPERS/JSP カーネル（以下，JSP カーネルと略記）は，
TOPPERS プロジェクトにおいて開発した，µITRON4.0 仕様のスタンダード プロファイル規定に準拠したリアルタイムカーネルです。Release 1.2では，ターゲットプロセッ
サとして，M68040，SH3/4，SH1，H8，ARM7TDMI，V850をサ ポートして います。また，i386（リアル モード）やSH2 などにもポーティングされています。さらに，Linux上と Windows 上で動作するシミュレーション環境を用意しています。
JSPカーネルの主な特長は次の通りです。
• 読みやすく改造しやすいソースコード
研究・教 育への利 用を想定 して開発 したことから，ソース コー ドの 読みや すさ や改 造しや すさ に重 点を置いて実装しました。ただし，安易な読みやすさを追求して，効率の悪い平易なアルゴリズムを採用することはしていません。むしろ，タイムイベントの管理にヒープ構造を用いるなど，複雑であっても効率的なアルゴリズムは積極的に採用しています。

目次
JSPカーネル Release 1.2の配布を開始
TOPPERS プロジェクトに新メンバが加入
メモリ保護機能を持った µITRON 仕様 OS
JSPカーネルをベースにした OS：eFOSi
UniSTACが JSPカーネルに対応
TOPPERS プロジェクトメンバに聞く
TOPPERS プロジェクトの今後の計画
利用事例報告のお願い
メーリングリストと連絡先

122233444TOPPERS プロジェクトは，組 込みシステム構 築の基盤となる各種のソフトウェアを開発し，良質なフリーソフトウェアとして公開することにより，組込みシステム技術なら びに業 界の発 展に資 すること を目的 とした プロ
ジェクト です。豊橋技術 科学大学 組込みリアル タイム
システム研究室を中心として，プロジェクトの趣旨に賛同してソフトウェア開発を分担する組織・個人により推進されています。
TOPPERS/JSP カーネルは，TOPPERS プロジェクトの最初の開発成果です。 1999 年に 開発に着手し，2000 年 11月に最初のバージョンの配布を開始しました。その後数回のバージョンアップを経て，2001 年 11 月時点で，Release 1.2 が最新バージョンとなっています。
2001 年 5 月には，JSPカーネルの開発成果が評価され，第3 回 LSI IP デザイン・アワードにおいて IP 優秀賞を受賞しました。受賞者は，最初のバージョンの開発に参加した 3 名（高田広章，若林隆行，本田晋也）です。
• 他のターゲットへのポーティングが容易な構造
カーネ ルので きる 限り多 くの 部分 を C 言語 で記述 する，ターゲット独立部とターゲット依存部を明確に分離するなど，他のターゲットプロセッサやシステムへのポ ーティン グが容易 な構造とな っていま す。実際，ターゲ ットプ ロセ ッサ のアー キテ クチ ャを熟 知し ていれ ば，3 日程度でポーティ ングできたという 報告もあります。
• 高い実行性能と小さい RAM使用量
大部 分が C 言語で記述 されているカ ーネルとし ては，高い実行性能と小さい RAM使用量を実現しました。
• Linux上および Windows 上でのシミュレーション環境
JSPカーネルを，Linux上および Windows 上の動作させるためのシミュレーション環境を用意しています。これらのシミュレーション環境は，Linuxおよび Windowsの一つ のプロ セス の中 で複数 のタ スク を切り 替え て動作させるもので，組込みシステムのプロトタイプ開1

発やロジッ クレベルでの検 証，リアルタイム OS の学習用途などに最適なものです。
• 開発 環境 まで含 めて フリ ーソ フトウ ェア のみ で構築
可能
TOPPERS/JSP カーネルは，GCC などの GNU 開発環境を標準のソフトウェア開発環境としています。そのた
めユ ーザ は，カー ネル 本体 のみ なら ず開 発環境 もフリーで入手し，システム開発をおこなうことが可能です。
JSPカーネルは，オープンソースかつロイヤリティフリーのソフ トウ ェア です。JSP カーネ ルの ソー スコ ードは，TOPPERS プロジェ クトの ウェブ サイト からダウ ンロードすることができます。利用条件の詳細については，各
ソー ス フ ァ イル の 先 頭に 付 加 さ れて い る 文 言か，TOPPERSプロジェクトのウェブサイトを参照ください。
今回配布を開始した Release 1.2 における前のバージョン（Release 1.1 patchlevel=1）からの主な変更点は次の通りです。
• 新たに SH4，H8（H8/3048F），ARM7TDMI の 3 種類のプロセッサをサポート• コンフィギュレータを全面的に改良し，静的 API のパラメータチェックを追加• システムログ機能を全面的に改良し，カーネルの応答性を改善• ターゲット毎の Makefile などを生成するスクリプトを用意• 利用条件を改定• いくつかのバグフィックス

TOPPERS プロジェクトに新メンバが加入
TOPPERSプロジェクトに，新たに苫小牧工業高等専門学校 情報工学科と，㈾もなみソフトウェアが参加されました。プロジェクトの中心である豊橋技術科学大学 組込みリアルタイムシステム研究室と，以前より参加されている宮城県産業技術総合センターを加えて，参加メンバが4 組織となりました。
苫小牧高専では，助教授の阿部司氏が JSP カーネルの H8プロセッサ依存部の開発を担当されており，その成果はRelease 1.2に既に取り込まれています。もなみソフトウェ
アでは，邑中雅樹氏が JSP カーネルの i386 プロセッサ依存部の開発を担当される予定です。また，もなみソフト
ウェアは，JSP カー ネルに対す るサポートビ ジネスを行うことを表明されています。
TOPPERSプロジェクトでは，プロジェクトの趣旨に賛同し，ソフトウェア開発を分担してくださる組織・個人の参加 をお 待ち してい ます。興 味を お持ち の方 は，このニュースレターの最後に掲載する連絡先までお問い合わせくださると幸いです。

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メモリ保護機能を持った µITRON 仕様 OS
メモリ保護機能を持った µITRON 仕様 OSを開発するプロジェクトが，㈳トロン協会によって開始されますが，メモ リ保 護機 能を 導入 する ベース とな る OS として，JSPカーネルが利用されることになりました。
この開発プロジ ェクトは，情報処理振興事業協会（IPA）による「情 報技術開発支援事業」の採 択テーマの 1 つとして推進されるもので，IIMPプロジェクトと呼ばれています（IIMP は “Implementation of ITRON with MemoryProtection” の略称）。豊橋技術科学大学 助教授の高田広章
氏を統括リーダ とし，実際の技術開発およびソフトウェ
ア開発 は，トロン協会のメンバ会社 4 社と豊橋技術科学大学が，トロン協会からの委託を受けて実施します。
IIMPプロジェクトで開発する OS の仕様は，µITRON4.0 仕様のスタンダー ドプロファイル規定をベースに，トロン協会のメモリ保護機能 SWGにおいて検討中の，メモリとオブジェクトに 対するアクセス保護機能を追加したものです。
具体的には，プロセ スに相当する概念として保護ドメインを導入し，それぞ れのメモリ領域やカーネルオブジェクト（タスクやセ マフォなど）毎に，どの保護ドメインからアクセスで きるかを設定することができます。保護ドメインには，複数 のタスクを所属させることができます。アドレス変換 なしに保護のみ行うことや，静的に決まる情報を利用 した最適化を行うことで，メモリ保護によるオーバヘッドを削減する点に特長があります。
IIMPプロジェクトで開発する OSは，ターゲットプロセッサとして，ARM940T，SH3，Pentiumの 3種類をサポートします。既存のプロセッサの持つメモリ保護機構（MMUなど）は，大き く 3 つに分類すること ができますが，それぞれの分 類から代 表的なプ ロセッサ が選ばれ ました。
また，開発する OSに対応するコンフィギュレータも用意されます。
IIMP プロジ ェクト の技 術開発 ならび にソフ トウェ ア開発は，2002 年 2 月末までに完了する計画です。開発成果
物は，フリーソフトウェアとして配布される予定です。

JSPカーネルをベースにした OS：eFOSi㈱ア ドバンスド データコント ロールズは， JSP カーネルをベースとして，eFOSiという名称の OSを開発されました。同社の販売する Green Hills Software（GHS）社製の統合開発パッケージにバンドルして，無償で提供されます。
eFOSi では，JSPカーネルを GHS社製のコンパイラで構築
で きる よう に修 正し たこ とに 加え て，タ スク レベ ルデ
バッグに対応したり，OSの資源表示機能やイベント解析機能を追加するなど，GHS社製の統合開発環境と組み合わせて有効に開 発ができるように拡張されています。また，GHS 社製 のコンパイラを用いる ことで，JSP カーネ
ル が標準 にして いる GCC を用い るより も，カーネ ルのコード サイ ズが 小さく なる とい う結 果が 得ら れて います。
ターゲットプロセッサとして，現時点では SH3（ターゲッ
トボードは日立超 LSIシステムズ製の MS7709ASE01）のみに対応していますが，今後 ARM9に対応する予定です。
また，GHS社製のコンパイラに付属する SHシミュレータ
環境 で，eFOSi のマ ルチタスク動 作をシミュレ ーションすることができ，ソフ トウェアのデバッグに用いることができます。
eFOSi について の詳しいこと は，アドバンスド データコ
ント ロールズ（ http://www.adac.co.jp）に お問い合 わせくだされば幸いです。

UniSTAC が JSP カーネルに対応㈱ソフィアシステムズは，同社製の ICE UniSTACで，JSPカーネルをサポー トすることをアナウンスしました。これに より，JSP カーネ ル用のデバイ スドライバ やアプリ
ケーションプログラムのデバッグに，UniSTAC と同社製の高 級言語デバッ ガ WATCHPOINT を効果的に 活用することができるようになります。
UniSTAC についての詳しいことは，ソフィアシステムズ（http://www.sophia-systems.co.jp）にお問い合わせくだされば幸いです。

TOPPERSプロジェクトメンバに聞く
TOPPERS プロジェクトの中心メンバである，豊橋技術科学大 学 組込み リアルタイ ムシステム 研究室 助教 授の高田広章氏に，プロジェ クトの狙いなどについてお聞きしました。
編集者：TOPPERSプロジェクトを始めた経緯を教えて下さい。
高田：私は約 10 年前から，TRON プロジェクトのリーダである坂村健先生のご指導の元で，ITRON仕様の標準化に参加してきました。特に最近の数年は，トロン協会 ITRON専門委員会（現在は，バージョンアップ WGに改組）の幹事として，各種の仕様の標準化活動や普及活動において，中心的な役割を担当させていただきました。

位置 付け，そのプロ ジェクトを TOPPERS と名付 けました。さらに，大学の外にもプロジェクトへの参加を希望する方がいたことから，今の形に発展させてきました。
このような活動をしている内に，開発したソフトウェアを フリーソ フトウェ アとして公 開するこ とで，ITRON プロジェクトの抱える問題の 1 つが，解決できるのではないかと考えるようになりました。
編集者：それはどのような問題でしょうか？
高田：ITRON プロジェクト は，µITRON 仕様が広く使われ業界 標準と なっ たと いう点 で大 きな 成功を 収め ましたが，今後の発展に向けて，いくつかの問題点も抱えています。
私は，その中で最も大きな問題点は，重複投資が多いことで はないかと考えています。 µITRON 仕様に準拠した OS を，2 〜 3 社が競って開発する状態は大変健全だと思うのですが，10 社以上が個別に開発している現状は，無駄な投資が行われていると言わざるをえません。その結果，新しい技術に対する開発投資が手薄になっているのではないかと危惧しています。わかり易い例で話しますと，µITRON 仕様 OS 上で動作する TCP/IPプロトコルスタックは，今や 10 社近くが開発を行っている一方で，新しい技術に対応する µITRON 仕様 OS用のソ フトウ ェア 部品 が不足 して いる という 指摘 が多く聞かれます。
リアルタイムカーネルなど，技術的に成熟したインフラ的なソフトウェアについては，良質なフリーソフトウェアを提供することで，このような重複投資の問題を軽減することができると考えています。
編集者：フリー ソフトウェアが，ITRON 仕様 OS を開発するメ ーカの ビジ ネス を圧迫 する おそ れはな いで すか？
高田：そのおそれが全くないと言うと ウソになると思いますが，フリーソフトウェアがコマーシャルベースのソフトウェアを駆逐するとは考えていません。フリーソフト ウェア とコ マー シャル ベー スの ソフト ウェ アには一長一短があり，ユーザのニーズにあわせた選択肢があ るこ とが 重要 です。先に も述 べま した が，フリーソフ トウェアも含めて 2 〜 3 の競合製品 がある状態が理想的だと思います。

そのような活動の 1 つとして，µITRON4.0 仕様の取りまとめと仕様書の執筆を担当したわけですが，仕様を検討していく間に，自分でも実装してみたくなったというのが，JSP カーネル の開発を始めた正 直な動機です。もちろん，リアル タイム OS に関す る教育・研究の基盤とすること も，JSP カーネルを開発 した重要な目的です。

また，フリーソフトウェアの周りにもいろいろなビジネスが成立すると考えられます。例えば，用いるプロ
セッサ やハー ドウ ェア が多様 であ ると いう組 込み システムの事情を考慮すると，OS に対するサポートビジネスも十分に成立します。実際，µITRON 仕様 OS に関して は，単に OS を販売している だけではビジネ スとして成立しにくく，OS メーカの多くは周辺ビジネスを主に考えているようです。

JSP カーネルの機能を スタンダードプロ ファイル規定の範囲のみと決 めたことから，他の 仕様の OS の開発も行いたいと考 えていました。そこ で，JSP カーネルの開発を一連の OS を開 発するプロジェク トの一環と何よりも，重複投資を避けることで，各社の開発投資が先端的な技術開発に向けられ，業界全体としての発展が期待できることを強調したいと思います。

3編集者：TOPPERSプロジェクトが目標にしているものはありますか？
高田：目標というより は夢といった方が適当かもしれま
せんが，TOPPERSプロジェクトが，組込みシステム分野における Linux のような位置付け となることを目指して，地道に開発を続けていきたいと考えています。
編集者：どうもありがとうございました。

TOPPERSプロジェクトの今後の計画
TOPPERS プロジェクトでは，引き続き JSP カーネルの改良ならびに新たな ターゲットプロセッサへの対応を行うとともに，その他の OSやソフトウェア部品などの開発も行っています。
JSP カーネルの完成 度はかなり上 がってきたと 考えていますが，今後の課題 として，次のような改良やポーティングを計画しています。
• トレースログ取得のための機構の追加• 静的 API 中のターゲット依存のパラメータエラーの検出ウェアについては，フリーソフトウェ アとして公開していく予定です。

利用事例報告のお願い
TOPPERS プロジェクトでは，プロジェクトで開発したソフトウ ェアを利 用した事 例の報告 をお願 いしてい ます。
製品に組み込んだ場合に限らず，製品 のプロトタイプ開発や教育・研究に利用された場合な どにも，ご報告いただけると幸いです。また，このニュース レターで紹介したように， JSP カーネルを サポートす る開発環境や ツールに関する情報も，お寄せいただけると幸いです。
TOPPERS プロジェクトは，大学や公的な研究機関などが中心に進めているプロジェクトで すが，大学や公的な研究機 関で プロジ ェク トを 継続 して いく ため には，プ ロ
ジェ クト の成 果が アピ ール でき ること が極 めて 重要 です。また，利用事例が出てくることで，他 での採用やサポートツールの開発を加速する効果も期待できます。
次の成果を生み出す助けとすると いう意味で，利用事例を積極的にご報告くださいますようお願いいたします。

メーリングリストと連絡先• シリアルドライバの全面的な改良• DSP へのポーティング（TI 社の TMS320C5000 をターゲットに作業中）
また，2001年 11月の時点で，研究ないしは開発に着手しているソフトウェアは次の通りです。
• µITRON4.0 仕様の拡張機能（オーバランハンドラ機能，ミューテックス機能など）のサポート• ITRON デバッギングインタフェース仕様への対応• JSP カーネルと Linux を組み合わせたハイブリッド OS（“Linux on ITRON”）• JSP カーネルをマルチプロセッサに対応させるための拡張• ITRON TCP/IP APIに準拠したTCP/IPプロトコルスタック• MS-DOS互換のファイルシステム
この中には，研究活動 の一環として開発しているソフトウェアもあり，すべて が公開できる完成度に達するとは限りませんが，実用化 の可能性があると判断したソフト

JSP カーネルに関する 質問やバグレポートは，TOPPERSユーザズメーリングリスト宛に送付し ていただくようお願いしています。このメーリングリ ストには，誰でも自由にメールを送付することができ，送付されたメールは，TOPPERS プロジ ェクト のウェ ブサイ トで読 むことが できます。メールの送付先は，toppers-users@ertl.jp です。このメーリングリストへの登録方法についても，TOPPERSプロジェクトのウェブサイトをご覧下さい。
TOPPERS プロジ ェクト に関す るその 他のお 問い合わ せ等は，以下にお願いします。
豊橋技術科学大学 情報工学系
組込みリアルタイムシステム研究室
高田広章〒 441-8580 豊橋市天伯町雲雀ヶ丘 1-1
TEL: (0532) 44-6752 FAX: (0532) 44-6781
Email: hiro@ertl.ics.tut.ac.jp

TOPPERS プロジェクト
http://www.ertl.jp/TOPPERS/c/o 豊橋技術科学大学 情報工学系 組込みリアルタイムシステム研究室〒 441-8580 豊橋市天伯町雲雀ヶ丘 1-1
TEL: (0532) 44-6752 FAX: (0532) 44-6781※ TOPPERS は“Toyohashi OPen Platform for Embedded Real-time Systems” の略称，JSP は “Just Standard Profile”の略称です。
※ TRONは “The Real-time Operating system Nucleus” の略称，ITRON は “Industrial TRON” の略称，µITRON は “Micro Industrial TRON”の略称です。
※ 本文中の商品名およびサービス名は，各社の商標または登録商標です。

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