組み込みソフトウェア開発技術：5.組み込みプラットフォームの動向

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(1)特集組み込みソフトウェア開発技術 5. 組み込みプラットフォームの動向. 5. 組み込みプラットフォームの動向田丸喜一郎（株）東芝セミコンダクター社ブロードバンドシステム LSI 開発センター [email protected]. 組み込みシステムの進歩は著しく，搭載される組み込みソフトウェアの規模や複雑さが急激に増えている．その一方で，開発期間や品質の維持・改善への圧力は高まっている．これらに対応して組み込みソフトウェアの生産性を確保するため，プラットフォームベースの開発が主流になっている．しかしながら，組み込みソフトウェアが組み込みシステムの中に埋め込まれていて，産業的にも独立していないことから，定量的な実態は明確でなかった．本稿では，今般，経済産業省で実施された「組込みソフトウェア 1）. 産業実態調査」の集計結果も織り込みながら組み込みシステムのプラットフォームの動向を概説する．. 組み込みシステムとは. 大規模化・複雑化が進む組み込みシステム. 組み込みシステム技術は従来からの機器制御，工場ラ. 組み込みシステムはマイクロプロセッサを中核とするシ. イン制御などに加え，ディジタル TV など家電製品，自. ステムLSIの性能の向上に伴い，高機能化・複雑化が進ん. 動車制御，カーナビ，携帯電話などの端末までをカバー. でいる．最近では，従来型の制御中心の開発に加え，携. する非常に広範な技術である．その技術領域を一言で. 帯電話の例のように情報処理型の大型開発が増えてきてお. 表現するのは困難であるが，最終製品の性格によって. り，組み込み機器開発における組み込みソフトウェアの開. 課せられる制約条件の下で，ソフトウェアとハードウェ. 発比率は増える一方で，平均では約4割にまでなっている. アをインテグレーションする技術であり，装置のノウハ. （図-1）．組み込みソフトウェアの規模は，平均で約50万行，. ウが詰め込まれたシステム LSI と，インテグレーション. 製品ごとに新規に開発される分はその約1/3の約18万行. の主役である組み込みソフトウェアがその両輪となって. （図-2）．実際，携帯電話ではすでに百万行単位のソフトウェ. いる．. アが必要とされ，その効率的な扱いが今後の機器開発の. 100% 3.2%. なし 6.3%. 90∼100％未満 1.5%. 10％未満 18.2%. 80∼90％未満 3.5% 70∼80％未満 4.4% 60∼70％未満 4.8% 10∼20％未満 13.2%. 50∼60％未満 14.0%. 40∼50％未満 6.6%. 20∼30％未満 13.7% 30∼40％未満 10.5%. 図 -1 組み込みシステム開発におけるソフトウェア開発費の割合（出典：経済産業省 2004 年版組込みソフトウェア産業実態調査） IPSJ Magazine Vol.45 No.7 July 2004. 699.

(2) 特集組み込みソフトウェア開発技術. 1000万行以上 0.4% 500万∼1000万行未満 0.7% 100万∼500万行未満 5.6%. 不明 12.0%. 1000行未満 3.1% 1000∼1万行未満 18.9%. 50万∼100万行未満 5.8%. 1000万行以上 0.3% 500万∼1000万行未満 0.0% 100万∼500万行未満 1.0% 50万∼100万行未満 3.1%. 不明 12.2%. 1000行未満 4.3%. 1000∼1万行未満 33.1%. 10万∼50万行未満 11.9%. 10万∼50万行未満 17.1%. 5万∼10万行未満 9.8%. 1万∼5万行未満 25.2%. 5万∼10万行未満 11.1%. (a). 1万∼5万行未満 24.3%. システム全体の規模. (b) 新規開発の規模. 図 -2 組み込みソフトウェアの規模（出典：経済産業省 2004 年版組込みソフトウェア産業実態調査）. ITRON仕様 Linux Windows CE以外のWindows 自社独自 Windows CE DOS系 Linux以外のPOSIX／UNIX仕様 T-Engine仕様 ITRON仕様・T-Engine仕様以外の TRON仕様その他搭載していない 0%. 5%. 10%. 15%. 20%. 25%. 30%. 35%. 40%. 45%. 図 -3 組み込みシステムで使われている OS（オペレーティングシステム）（出典：経済産業省 2004 年版組込みソフトウェア産業実態調査）. 鍵となることが予想されている．具体的には組み込み向. 様を公開して，組み込みシステムで使用されるほとん. けOSとその上で動作するミドルウェアにより構成される. どすべてのマイクロプロセッサに対応した．この頃か. プラットフォーム（開発共通基盤）の導入，利用である．. ら，従来，ハードウェア上に直接アプリケーションソフトウェアを構築していた組み込みシステムも，ハー. ITRON 仕様 OS で始まったプラットフォーム化. ドウェアにまずリアルタイム OS を搭載し，その上にアプリケーションソフトウェアを構築していく開発スタイルが主流となってきた．その後も，プラットフォームとして単一の仕様で 8 ビットマイクロプロセッサから. 我が国の組み込みシステムのプラットフォーム化は. 32 ビット／ 64 ビットマイクロプロセッサまでをカバー. ITRON 仕様 OS によって始まったと言っても過言ではな. できるμ ITRON3.0 仕様を 1993 年に，実装ごとの差異を. い．1987 年に最初の ITRON 仕様を公開した後，1989 年. 少なくして，より標準のレベルを高めたμ ITRON4.0 仕. には 32 ビットマイクロプロセッサ向けの ITRON2 仕様と. 様を 1999 年に公開している．現在では，組み込みシス. 8 ビットマイクロプロセッサへも適用可能なμ ITRON 仕. テム開発の 4 割以上で ITRON 仕様 OS が使用され（図 -3），. 700. 45 巻 7 号情報処理 2004 年 7 月.

(3) 5. 組み込みプラットフォームの動向. ITRON仕様 ITRON仕様・T-Engine仕様以外のTRON仕様 Linux以外のPOSIX/UNIX仕様 Windows CE以外のWindows 自社独自使用していない. T-Engine仕様 Linux Windows CE DOS系その他. 10万行以上. 1∼10万行未満. 1万行未満. 0%. 10%. 20%. 30%. 40%. 50%. 60%. 70%. 80%. 90%. 100%. 図 -4 組み込みシステムで使われている OS（システム全体の規模別）（出典：経済産業省 2004 年版組込みソフトウェア産業実態調査）. 不明 9.7% 20個以上 4.6%. 1個 24.7%. 10∼19個 4.5%. セッサで構成する例が，その典型である．現在では，組み込みシステムの約 3/4 は複数のプロセッサを使用しており（図 -5），各プロセッサに割り当てられる特性の異なる処理に応じて，プラットフォームとしての組み込み. 5∼10個 13.9%. OS が選択される．たとえば，制御型の処理には ITRON 仕様 OS ，情報処理型の処理には組み込み向け Linux といった選択である． 2個 21.9%. 4個 5.8%. 複数のプロセッサで，異なる組み込み OS が使用されるのと同様な理由で，1 つのプロセッサ上でも処理の特. 3個 14.9%. 性に応じて複数の OS − API が使用され始めている．たとえば，ITRON 仕様 OS と JAVA を混載する JTRON 仕様. 図 -5 組み込みシステムに使用されるプロセッサの数（出典：経済産業省 2004 年版組込みソフトウェア産業実態調査）. 10 万行を超える組み込みシステム開発では，9 割以上で. は携帯電話などで広く使用されている．. ミドルウェアと組み込みソフトウェアのライフサイクル. リアルタイム OS が使用されるに至っている（図 -4）．プラットフォームの構成要素のもう 1 つがミドルウェ. 処理の特性に応じて選ばれるプラットフォーム. アである．近年の組み込みシステムで要求されるさまざまな機能は，それらの実現のために高度な専門知識が要求されることも少なくない．これら高度な機能を効率的に実現するため，これらをミドルウェアとして導入する. 組み込みシステムが制御型と情報処理型などの特性の. のが一般的となっている（図 -6）．組み込み向け OS と同. 異なる複数の処理を要求するのに対応するため，1 つの. 様に，大規模な開発ほどミドルウェアが導入されている. 組み込みシステムでも複数のマイクロプロセッサが使用. （図 -7）．導入したミドルウェアをプラットフォームに組. される．携帯電話で，通信処理用のプロセッサとユーザ. み込み，プラットフォームの機能として提供することに. インタフェースや各種アプリケーションを処理するプロ. よって，アプリケーションの開発者は本来のアプリケー IPSJ Magazine Vol.45 No.7 July 2004. 701.

(4) 特集組み込みソフトウェア開発技術. 通信プロトコルファイルシステムメディア圧縮／伸長ユーザインタフェース応用ソフトのモジュール画像処理・認識セキュリティ機能日本語処理音声認識・合成数学ライブラリその他購入していない 0%. 5%. 10%. 15%. 20%. 25%. 30%. 35%. 40%. 45%. 図 -6 組み込みシステムで使われているミドルウェア（出典：経済産業省 2004 年版組込みソフトウェア産業実態調査）. 通信プロトコル画像処理・認識日本語処理. セキュリティ機能音声認識・合成応用ソフトのモジュール. ユーザインタフェースファイルシステムその他. メディア圧縮／伸長数学ライブラリ購入していない. 10万行以上. 1∼10万行未満. 1万行未満. 0%. 10%. 20%. 30%. 40%. 50%. 60%. 70%. 80%. 90%. 100%. 図 -7 組み込みシステムで使われているミドルウェア（システム全体の規模別）（出典：経済産業省 2004 年版組込みソフトウェア産業実態調査）. ションの実現に専念できるわけである．. 1. 個別アプリケーションの一機能. また，個別アプリケーションの一部として実現された. 2. アプリケーション開発組織の標準部品（開発組織の標. 機能が，再利用を目的に他のアプリケーション開発でも利用されるようになり，次第にミドルウェア化してきたものも多く，近年では下記に示すライフサイクルを意識してプラットフォーム化が進みつつある．. 702. 45 巻 7 号情報処理 2004 年 7 月. 準ライブラリ） 3. アプリケーション開発組織体のプラットフォーム部品 4. アプリケーション分野特化のプラットフォーム部品.

(5) 5. 組み込みプラットフォームの動向. 要求仕様. アプリケーション開発開発プロセス資産化支援. 開発プロセスベンダ. 開発プラットフォーム構築. 開発プラットフォー厶・実行環境・開発環境・開発プロセス. 開発ツールツールツールベンダサプライヤサプライヤ開発ツール統合開発環境. 実行プラットフォーム仕様. 実行プラットフォーム構築実行プラットフォーム特定用途向け流通ミドルウェア汎用流通ミドルウェア. ミドルウェアベンダ. ��ベンダ. オペレーティングシステムデバイスドライバ. 図 -8 組み込みプラットフォーム構築のサプライチェーン. （特定用途向け流通ミドルウェア） 5. 汎用のプラットフォーム部品（汎用流通ミドルウェア） 6. オペレーティングシステム上位層の標準部品. 妨げ，プラットフォーム構築を妨げる原因となっていた． ITRON 仕様 OS の登場で機器内部でのローカルなプラットフォーム化は可能になったが，ハードウェア性能などの未成熟もあり強く仕様を規定したかたちでの標準化はできなかった（これを弱い標準化と呼んでいる）．最近. 実行プラットフォームから開発プラットフォームへ. のトロンプロジェクトの中核となっている T-Engine ではその反省に立ち，ハードウェアに弱い標準化を持ち込み，ITRON 仕様 OS に相当する T-Kernel に強い標準化を持ち込むことにより，グローバルなプラットフォームの. 組み込みシステムでは，アプリケーションソフトウェ. 実現を目指している．. アを動作させるための実行環境としてのプラットフォー. 組み込みアプリケーションも近い将来にはパソコンの. ム（実行プラットフォーム）からプラットフォームが発. プラットフォームと同様に異なる機器の上で動作させる. 展したが，開発規模の増大による開発組織の肥大化に対. ことも可能となろう．しかし，その一方で組み込みシス. 応するため，開発環境や開発プロセス，プロジェクト管. テムとしての価値は組み込みプラットフォームに集約さ. 理なども含めたプラットフォーム（開発プラットフォー. れ，広範囲の技術を操り適確にプラットフォームを構築. ム）の概念が定着しつつある．開発プラットフォームの. できる組み込み技術者の育成が最大の課題となろう．. 構築は，実行プラットフォームの構築に加え，より広範囲の技術の集大成となるため，サプライチェーンを意識した組織構築が重要になってきている（図 -8）．. 参考文献 1）2004 年版組込みソフトウェア産業実態調査報告書，経済産業省．（平成 16 年 6 月 11 日受付）. ハードウェアも視野に入れたプラットフォーム化の動きパソコンの場合はハードウェアもソフトウェアもデファクトで規定されてしまったため，標準のプラットフォームが確立し，ソフトウェアの流通も可能となった．一方，組み込みシステムでは多種多様なハードウェアを使ってきた．これがソフトウェアの共通化，流通を IPSJ Magazine Vol.45 No.7 July 2004. 703.

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