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午後　組み込みシステム1

皆様　こんにちは今回は組み込みシステムの分野のメモです。家電などに組み込まれているシステムのことを言います。過去に試験では携帯端末、タクシーのメーター、オーディオ、などが取り上げられています。他の分野に比べて、日常的に身近な例が多くイメージはしやすいかもしれません。また、組込みシステムの知識とともに、正確に「流れ図」を読み解くことも重要です。1、組込みシステムはリアルタイムで動く例えばタクシーのメータであれば、走る距離に応じて、料金が段階的に加算されていきます。つまり、走った距離がリアルタイムで変化していくので、その変化に対応して料金を表示しいかなければなりません。これを「リアルタイムシステム」といいます。なお、外部からの指示（この場合走った距離）を「イベント」といいます。この、イベントが複数同時に起きた場合、優先度をつけて、優先度の高いタスクから実行するのが「リアルタイムOS」です。2、割込みの手順割込みとは　①割込みの受信　　②実行中のものを「一時的に中断」　　③割込み処理を実行する　　④完了後、元の作業に戻る。もう少し細かくみていくと①割込みの信号をMPU（＝CPU）が受信する　プログラム「割込みハンドラ」を実行する。　②①と同時に実行中のものを中断する。　MPUの現在のPSW内容を　メモリの固定領域に退避させる。　③「割込みハンドラ」処理が完了④元の作業に戻る　②で退避させていたPSWをMPUに復元され、中断されていたプログラムが再開される。となります。3、割込みの種類さて、割込みが発生すると、現在の処理を中断して、割込み処理を行うことはわかりましたが、どのようなときに割込みが発生するのでしょうか。大きく分けて2種類の割込みがあります。①内部割込み＝プログラムが原因②外部割込み＝プログラム以外が原因①の内部割込みには主な種類として　下記のようになっています。（1）プログラム割込み　（0による除算、オーバーフロー、桁の繰り上げ）　　　　　（2）ページフォルトによる割込み（メモリに存在しないページにアクセス）（3）SVC（スーパーバイザーコール）割込み　　　　　（＝システムコール）　（プログラムからOSに対して入出力処理を要求）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　②の外部割込みについて（1）機械チェック割込み（ハードウェアの誤作動や電源異常）（2）タイマ割込み（組込みタイマによるCPU使用可能時間の終了）（3）入出力割込み（内部③のSVC割込みに対する入出力動作の終了）4、タスクの状態遷移　　タスクは　　①実行可能状態　　　②実行状態　　　③待ち状態　　　の3つの状態で遷移（移動）していきます。　　①まずはタスクの生成が行われると　→「実行可能状態」となります。　生成段階ではCPUは当然ながら、　まだ割り当てられていないからです。　　②「実行可能状態」から　CPUが割り当てられると「実行状態」となります。　これを「ディスパッチング」といいます。　　　　③「実行状態」の途中で「割込み・プリエンプション」が発生すると「実行可能状態」となります。④「実行状態」から入出力要求がなされて、CPUが放棄されると「待ち状態」となります。　　　　　　　　　　　（SVC割込み→入出力終了）→入出力割込み→「実行可能状態」という順番を取り、　　「待ち状態」となったものは、いきなり「実行」に行くことはありません。必ず「待ち」→「実行可能」→「実行」となります　①実行可能状態　→　　②実行状態　　　　　　　　　←　　　　　　　↑　　　↓　　　　　　　③待ち状態この状態遷移をCPU側からも考えてみます。①実行可能状態　CPUの順番のみ待っている（CPU以外の準備は完了）　②実行状態　＝　CPUが占領されている③待ち状態　＝　CPU以外の準備も終わっていない・・・　CPU側から考えると例えば入出力が完了して割込みが発生してもそれは③のCPU以外の準備が終わったにすぎないということのです。この後CPUの順番待ちが発生します。なので、「待ち」から一気に「実行」までいくことはないのです。　　　5、マルチプログラミング（マルチスレッドプログラミング）そもそも1個のCPUではタスク状態遷移で書いた通り1つのプログラムしか動かすことはできません。しかし、それぞれのプログラムへのディスパッチを繰り返しながら、あたかも複数のプログラムが同時に動いているように見える仕組みを「マルチプログラミング」といいます。また、タスクの実行順についてタスクに優先度をつけて、優先度順に実行させることを「イベントドリブン方式」といいます。　今回はここまでと致します。お疲れ様でしたこれだけ！組み込みシステム【電子書籍】[ 藤広哲也 ]価格：1584円 (2019/10/9時点)

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