TOPPERS新世代カーネルロードマップ

TOPPERSプロジェクト
プレス発表会

TOPPERS新世代カーネルのTOPPERS新世代カーネルの開発ロードマップ
開発ロードマップ2007年11月14日
2007年11月14日

高田 広章
NPO法人
NPO法人 TOPPERSプロジェクト
TOPPERSプロジェクト 会長
会長
名古屋大学
名古屋大学 大学院情報科学研究科
大学院情報科学研究科 教授
教授
附属組込みシステム研究センター長
附属組込みシステム研究センター長
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TOPPERSプロジェクトとは？
TOPPERSプロジェクトとは？
TOPPERS = T oyohashi O p en P latform forE mbedded and R eal-Time S ystems

プロジェクトの活動内容
ITRON仕様の技術開発成果を出発点として，組込みシステム構築の基盤となる各種の高品質なオープンソースソ
フトウェアを開発するとともに，その利用技術を提供
組込みシステム分野において，L  のような位置付けとなるOSの構築を目指す！
プロジェクトの推進主体
産学官の団体と個人が参加する産学官民連携プロジェクト
2003年9月にNPO法人として組織化
それ以前は，名古屋大学 (2002年度までは豊橋技術科学大学) 高田研究室を中心とする任意団体として活動
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TOPPERSプロジェクトの組織と会員
TOPPERSプロジェクトの組織と会員
会長,副会長,理事

運営委員 (22名)

理事会

運営委員会

総会
監事

事務局

カンファレンス実行委員会

事務局長

展示会運営委員会

団体正会員 : 110(企業 : 109, その他 : 1)

個人正会員 : 12
準会員 (個人) : 75
特別会員 : 20(団体 : 11, 個人 : 9)

合計会員数 : 217(2007年10月31日時点)
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教育WG
コンポーネント仕様WG
中国普及WG
英語化WG
必要なWGを機動的に設置

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TOPPERSプロジェクトの狙い
TOPPERSプロジェクトの狙い
現世代のリアルタイムOSの決定版の構築! 約20年間に渡るITRON仕様の技術開発成果をベースにITRON仕様がかかえる過剰な重複投資と過剰な多様性の問題を解決 (または軽減)
次世代のリアルタイムOS技術の開発
組込みシステムの要求に合致し，ITRONの良さを継承す
る次世代のリアルタイムOS技術を開発
L と類似のOSをもう１つ作っても意味がない！
オープンソースソフトウェア化により産学官の力を結集
組込みシステム技術者の育成への貢献
オープンソースソフトウェアを用いた教育コースや教材を開発し，それを用いた教育の場を提供開発した教育コンテンツもオープン化
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TOPPERSプロジェクトの現状
TOPPERSプロジェクトの現状! プロジェクトの3つの狙いの進捗をチェック
現世代のリアルタイムOSの決定版の構築
ソフトウェア開発という意味では一定の成果
ITRON仕様がかかえる過剰な重複投資と過剰な多様性の問題を解決するには，さらなる普及が必要
次世代のリアルタイムOS技術の開発
次世代のリアルタイムOS技術を各方面で探究
メモリ保護, 時間保護, マルチコアプロセッサコンポーネント技術, 高信頼性・安全性
組込みシステム技術者の育成への貢献
各種の教材を開発・オープン化し，一定の成果速度が十分とは言えかもしれないが，順調に進捗
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TOPPERSプロジェクトの次のステップ
TOPPERSプロジェクトの次のステップ! 次のステップへ踏み出す時期に来ている
次世代リアルタイムOSの普及版の開発
次世代のリアルタイムOS技術に関するこれまでの研究開発成果から，有望な技術が見えてきた
これまでの経験を反映して，普及版のOSを開発する
現世代のリアルタイムOSの完成度をさらに上げる
先へ進むために足場を固めることが必要 (大きい建物を建てるには，しっかりとした基礎が必要)
自動車制御システム向けプラットフォームの開発
日本では，自動車向けの組込みシステム技術が，組込みシステム技術全体のドライビングフォースにプラットフォーム開発の成果をOSにも反映
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ITRONカーネル仕様の歴史
ITRONカーネル仕様の歴史
μITRON4.0仕様が公表されてから，すでに8年が経過
μITRON4.0仕様は，現世代のリアルタイムOS技術の範
囲では完成度の高い仕様になっているとは言え，組込みシステムの発展により不十分に保護機能の追加/PX
1.0

32-bit MPU向けITRON2ITRON1 2年

最初のITRON
カーネル仕様4年
μITRON(ver. 2)8-bit, 16-bit
MCU向け
1984 1987

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1989

μITRON
3.0

6年

μITRON
4.0
8～10年？

スケーラビリ 互換性
ティの強化 の強化
1993

1999

2002

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TOPPERSの当初のロードマップ
コンポーネント仕様

RLL

リソース管理ダイナミックローディング
対応

IIMP

次世代
組込みOS

時間保護

μITRON4.0仕様
保護機能拡張 (PX仕様) 準拠

FI4μITRON4.0仕様
フルセット

JSP
μITRON4.0仕様
スタンダードプロ
ファイル準拠FDMP

DSP, ソフトコア
プロセッサ対応

機能分散マルチ
コアプロセッサ
拡張JACP
μITRON4.0仕様
自動車制御プロフ
ァイル準拠

2000

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2001 2002

2003

2004

2005

μITRON4.0仕様
最小セット

ハードウェア
記述との融合TOPPERS新世代カーネルロードマップ

TOPPERS新世代カーネル仕様の必要性
組込みシステムにおける要求の変化
システム/ソフトウェアの大規模化・複雑化
これまで以上に高い信頼性・安全性
小さい消費エネルギーで高い性能
適用範囲の拡大 (より小規模なシステムへも)
μITRON4.0仕様以降の技術開発成果の取込み (上記と対応)
マルチコアプロセッサ対応
保護機能 (メモリ保護, 時間保護)
機能安全対応μITRON4.0仕様で完成度が低かった箇所の改良
システムコンフィギュレーション手順など
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TOPPERS新世代カーネル仕様の位置付け〜 ITRON仕様からの進化
ITRON仕様からの進化
省エネルギー制御

大規模化・複雑化
コンポーネント
動的オブジェクト生成

適用範囲
拡大 最小セット
ASPカーネルIDL
FI4 JSPカーネル

μITRON4.0

ITRON仕様H  T

高性能・省エネルギー

マルチコア
機能安全
時間保護

信頼性・安全性

メモリ保護

TOPPERS新世代カーネル仕様
SMP

IIMP

HRP

μITRON4.0/PX

FDMP

保護機能拡張OSEKTOPPERS新世代カーネルロードマップ

TOPPERS/ASPカーネルの概要
TOPPERS/ASPカーネルの概要
位置付け
TOPPERS新世代カーネルの基盤 (出発点) となるリアルタ
イムカーネル仕様の概要
TOPPERS/JSPカーネルに対して，信頼性・安全性・ソフ
トウェアポータビリティ向上のための各種の拡張・改良
μITRON4.0仕様からの主な拡張・改良点
割込み処理機能を「TOPPERS標準割込み処理モデル」によりプロセッサによらず標準化
システムコンフィギュレーションの仕組みの見直し
TOPPERS組込みコンポーネントシステムへの対応 (検討中)
信頼性・安全性の向上については細かな改良の積み重ね
いくつかの独自の機能拡張
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TOPPERS標準割込み処理モデル
策定の背景
μITRON仕様では，標準化によるオーバヘッドを避けるために，割込み処理機能は弱く標準化するに留めており，ターゲットプロセッサやカーネルによる違いが大きい
μITRON4.0仕様策定時点とはトレードオフが変化し，ソフトウェアの生産性向上のためには，若干のオーバヘッドは許される状況に策定の目標! プロセッサの割込みアーキテクチャの詳細を知ることなしに，割込みを用いたアプリケーション構築を可能に
割込み処理に関わるソフトウェアの再利用性の向上
オーバヘッドの増加は最小限に抑えるH  T

TOPPERS新世代カーネルロードマップ

TOPPERS新世代カーネルロードマップ
TOPPERS新世代カーネルロードマップ
大規模化・複雑化
TECS

新世代カーネル仕様
フルセット

動的オブジェ
クト生成

コンポーネントシステム対応高性能・省エネルギー
FMP

省エネルギー
制御

マルチコア
プロセッサ拡張

AS P
新世代カーネル仕様
スタンダードプロファイル

機能安全対応ASP Safety
メモリ保護, 時間保護, 機能安全

最小セット

2007

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2008

信頼性・安全性
適用範囲拡大

2009
2010
2011
2012
※ ASP以外のカーネルの名前は仮称

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マルチコアプロセッサ対応
マルチコアプロセッサ対応
TOPPERS/FMPカーネル (仮称)
対称型 (SMP) またはそれに近いマルチコアプロセッサに対応した，リアルタイム性と柔軟性を両立させるリアル
タイムカーネル
TOPPERS/FDMPカーネルの仕様をベースに，タスクをマイグレーションさせるAPIなどを追加
ASPカーネルをマルチコア拡張する形で実装開発計画
名古屋大学 組込みシステム研究センターにおいて，2007年度下期～2008年度にかけて開発する計画 (すでに開発が始まっている)
複数の半導体メーカの5種類程度のターゲットプロセッサを当初からサポートする予定
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機能安全対応機能安全対応
開発内容
機能安全規格の認証を取れるレベルのリアルタイムカー
ネル
リアルタイムカーネルに対する安全要求分析の結果，新しい機能の必要性が出てくる可能性
設計ドキュメントの整備や，検証の実施も重要な課題
開発計画
経済産業省の平成18年度戦略的基盤技術高度化支援事業の採択テーマとして，(株)ヴィッツを中心に，2006年12月より3年間のプロジェクトで開発中
IEC 61508のSIL 3の認証が取れるレベルのリアルタイムカーネルと車載ネットワークミドルウェアを開発
ASPカーネルをベースにH  T

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コンポーネント対応
コンポーネント対応
開発内容
カーネルをTECS (TOPPERS組込みコンポーネントシス
テム) から呼び出せるようにする
カーネルの周辺モジュール (システムログ機能, シリアルドライバ等) をTECS対応にする
開発計画
コンポーネント仕様WGの中で，ASPカーネルをTECS対応にする開発が進行中

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その他の拡張の内容
その他の拡張の内容
メモリ保護, 時間保護
メモリ保護と時間保護のための機能を追加する
TOPPERS/OSEKシリーズに対する保護機能拡張の研究開発が進行中であり，その開発成果を取り込む
動的オブジェクト生成
カーネルオブジェクトの動的な生成・削除機能をサポー
トする
最小セット
リアルタイムカーネルを使いはじめるユーザのための
ASPカーネルの下位互換のリアルタイムカーネル
待ち状態をサポートせず，すべてのタスクおよび割込みハンドラが，同一のスタックを使って実行する
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TOPPERS/ASPカーネルのリリース計画
TOPPERS/ASPカーネルのリリース計画
これまでの経緯
2005年に開発を開始
2006年11月から会員向けに早期リリース
正式版のリリース
今回のプレス発表にあわせて，ASPカーネルの Release
1.0 を会員向けに配付開始する
一般向けのリリース
一般向けのリリースは，来年5月を計画

ASP K L  OD 第11回 ESEC
2008年5月14日〜16日
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