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組み込み開発において進化する!組み込みOSのモジュール化

組み込み開発において、近年では組み込みOSのモジュール化が進んできました。モジュール化とは、独立した組み込み機能を組み合わせて、ひとつの組み込みシステムを構築することです。ここでは、組み込み開発におけるモジュール化について、組み込みOSと関連させながら解説していきます。また、「組み込み開発を理解するために」と題して言及していきます。

モジュール化

モジュール化とは、組み込み開発において、全体を丸ごと1つのシステムとしシステム設計するのではなく、ある独立した処理に部品化して、その部品の組み合わせでシステムを構成・生産しようとする事です。これは、Windows Embeddedなどを用いた汎用コンピュータ開発・ソフトウェア設計・ITシステム開発・情報システム開発・業務システム開発などでも行われています。
よって、デジタルカメラ・パソコン・マイコン・プリンタ・ロボット・テレビ・電子回路・自動車・洗濯機などの機械(メカ)システムであっても、モジュール化という概念は存在するのですが、 組み込みシステム(エンベデッドシステム)においては、リソースの制約が大きく、機能が限定的である為に、必要な機能を選択できる様にモジュール化という概念が重要になっています。
システムソフトウエア・コンピューターソフトウェア・業務ソフトウェア・アプリケーションソフトなどに代表されるシステムにシステムなどの組み込みOS等に、品質向上を理由にある特定の機能を持たせようとすると、その処理に必須なRAM容量やCPU性能容量などのリソースやコストが不可欠になります。製品に機能をたくさん導入するほど、開発環境が大きくなると同時に、必要なリソースやコストは増大します。しかし、リソースを少なく抑えようとすればするほど、投入できる機能は制限されます。このような、どちらかを改善するともう片方が悪化するような仕組の関係をトレードオフといい、要件によって組み込みOS等を適切なバランスに検討する必要があります。

汎用コンピュータであれば、余裕を持ったリソースを持って、色々な機能が実現できる様にOSが開発されます。しかし組み込みOSは、特定用途向けであるためソフトやハードウェアが、その特定目的を達成する為の最少の制御ができるよう構成・設計され、限られた資源を使って組み込み開発が行われます。
通常の自動販売機のようなスタンドアローンで管理制御され動作するような、組み込みシステムにはネットワーク接続用のハードウェアーは搭載されませんし、電子レンジの様な家電には、HDDなどの大容量保存デバイスは搭載されません。また、製造原価、コストを抑える為、利用できるRAM(メモリ)容量なども、できる限り安価でデータ容量の小さい構成で組み込み開発されます。そのために、組み込みソフトウェア(SW)や組み込みOSは、出来るだけ少ないリソースで、 必要な機能を実現できる様にプログラミングやツールのカスタマイズが行われなければなりません。

ROM/RAMサイズが数十KB程度のソフト環境にも対応した組み込みOSでは、必要最低限なプロセス管理やメモリ管理などのOSとしての最低限機能を提供して、開発者側で別途必要最低限のモジュールが追加できるようになっています。
ROM/RAMサイズが数MB~数十MB以上ある様なシステムで利用される組み込みOSは、OSが汎用的な各機能を標準モジュールとして用意しており、OSを組み込む際に不可欠な機能を選択できるようになっています。前者のOSより多機能であり、開発者が各モジュールの実装に作業を行う必要がないというメリットがあるのですが、組込機器のリソースが大きく制限される場合は前者のモノが使用されます。

組み込み開発を理解するために

モジュール化が進む組み込み開発ですが、本当に組み込み開発についての知識を得たいなら、基本の知識からその技術・業界に至るまで勉強していかなければなりません。例えば基本の知識だと、c言語・プラットフォーム・linux(linux環境・linuxボード・linux arm)・android・ソフトウェア環境・業務ソフトがそれに当たるでしょう。株式会社日経BPが発行している日経ソフトウエアは、ソフト作成初心者からソフトウエア業界のソフトウエア技術者ソフトウエア技術者まで、幅広く読まれている雑誌ですので参考にしてみて下さい。その他にもソフトウェア本やシステム本を参考にして、ソフトウェア入門(ソフト入門)・システム入門・webシステム入門・開発入門などの知識を得て下さい。連載されている雑誌は、ライブラリなどを活用してバックナンバーまで読めば、日本や世界の組み込みOSの変遷などを理解するのに役立つと思います。また、これらの書籍には、技術者の転職・求人・就職、システム展示会(システム技術展)、ソフトウェア展示会、ソフトウェア技術者資格、ソフトウェア情報も特集などで掲載されていますので、ソフトウェア技術者やエンジニアを目指している方は必見です。

技術・業界については、ソフトウェア技術・システム技術・業務システム構築・情報システム構築・ソフトウエア設計・システム事業・ソフトウェア業界(ソフト業界)・システム業界などについて勉強しなければなりません。組込み開発技術展などのプログラムで、ソフトウエア情報などを解説してもらうのも手ですし、通信機能のあるモバイル機器を持っていれば、いつでも組み込み開発のソリューションについて、オープンなポータルサイトから新着情報を得ることができます。

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