組込みソフトウェアの基礎とリアルタイム制御設計および実装への活かし方 ~演習付~ 【弊社研修室】

~ 組込みソフトウェアの基礎と設計、割込み処理とタスク設計、リアルタイムスケジューリングと排他制御、不具合事例と原因分析 ~

・組込み開発におけるリアルタイム制御設計の基礎と実装のポイントを修得し、システムの安定動作設計に活かすための講座

・組込みシステムのリアルタイム制御に不可欠な割込み・並行処理・排他制御の実践ポイントを修得し、不具合の原因解明とトラブル対策に活用するためのセミナー!

講師の言葉

 現実物理世界との相互作用およびリアルタイム性(制約時間以内に処理結果を返すこと)が組込みシステムの大きな特徴である。そしてそれを実現するために、組込みシステム、特に組み込みソフトウェアに関しては、「並行性」、「割り込み」そして「排他制御(相互排除)」の三大重要技術要素に関する知識、技術が重要となる。本講座では、三大重要技術要素を中心に、組込みソフトウェアの開発における有用な技法および、組込みソフトウェアではしばしば直接扱うことが必要となるハードウェアであるマイコンシステムに関して解説する。

 さらに最近では、車載組込みシステムではAD/ADAS(Autonomous Driving/Advanced Driver-Assistance Systems:自動運転/先進運転支援システム)実現のためにHPC(High Performance Computer)が使用される。そしてHPCには大規模SoC(System on a Chip)が使われ、さらにSoCには密結合マルチコアプロセッサが使用される。また車載以外の組込みシステムにおいてもAIを組み込むためにはSoCが欠かせない。本講座で主に扱うのはシングルコアの組込みシステムとするが、最先端の組込みシステムにおいて重要となる、密結合マルチコアプロセッサ特有の技術についても適宜解説を加える。

セミナー詳細

開催日時
  • 2026年11月09日(月) 10:30 ~ 17:30
開催場所 日本テクノセンター研修室
カテゴリー 電気・機械・メカトロ・設備ソフト・データ・画像・デザイン
受講対象者 ・組込みソフトウェア開発にこれから携わる方や経験の浅い方
・組込みシステムのリアルタイム性を実現・担保するためのノウハウを学びたい方
・RTOSを用いたタスク設計や割込み処理の考え方を体系的に整理したい方
・並行処理や排他制御に関する基礎を実務レベルで理解したい方
予備知識 ・何らかのプログラミング言語によるプログラミング経験があるとよい
 CやC++の経験があればさらに良いが、必須ではない
修得知識 ・一般的な組込みソフトウェア全体に関する知識と再現度が低い不具合の原因のヒントの取得
・組込みソフトウェアにおける割込み・並行処理・排他制御の基本技術と設計上の留意点の理解
・リアルタイム性を満たすためのタスク設計およびスケジューリング手法(RMA・EDF)の基礎知識の習得
プログラム

1.組込みソフトウェア基礎の理解と設計

  (1).組込みシステムと組込みソフトウェア

    a.各種組込みシステムの特徴

    b.車載組込みシステムと要求特性

    c.自動運転と大規模SoC

  (2).最新CPUの機能

    a.マイクロコンピュータのアーキテクチャと設計への影響、CPUとGPUの役割と使い分け

    b.フォンノイマンアーキテクチャとハーバートアーキテクチャ

    c.RISCとCISC

    d.メモリマップドIO

    e.最新コンピュータの機能(キャッシュ、パイプラインおよびアウトオブオーダー実行)

  (3).組込みソフトウェアにおける三大重要要素とその役割

    a.並行性

    b.割り込み

    c.排他制御

 

2.割込み処理の基礎と設計ポイント

  (1).割り込みとは

  (2).割り込みの種類

  (3).CISCとRISCにおける割り込みの違い

  (4).割り込み優先度の考え方

  (5).RTOSにおける割り込み設計

  (6).割り込み処理実行の流れと注意点

  (7).割り込み禁止/許可による排他制御

 

3.RTOSの基本構造と並行処理におけるタスク設計・排他制御のポイント

  (1).並行処理設計の観点からみたRTOSとタスク設計の基本

    a.RTOSの動作と並行処理の関係

    b.タスク設計と並行処理における処理分割の考え方

    c.並行処理と並列処理の使い分け

  (2).RTOSの内部構造とスケジューリング

    a.タスク切り替えの仕組み

    b.TCB(タスクコントロールブロック)の構造

  (3).排他制御と同期設計

    a.セマフォによる排他制御設計

    b.セマフォによる排他制御と同期(処理の順序制御)

    c.セマフォの内部構造と適用時の注意点

  (4).ワークショップ  ※3~5名/チームに分かれ課題を議論し発表する

    a.タスクと割り込みの使い分け

    b.並行処理設計における課題の検討

 

4.リアルタイム性を満たすためのスケジューリング設計の勘所

  (1).リアルタイム性を満たすための設計要件

  (2).リアルタイムスケジューリング方式の選定指針:RMAとEDF

  (3).タスク設計とスケジューリングの関係

  (4).セマフォによる排他制御の影響と設計上の注意点

  (5).優先度逆転の発生要因と対策

  (6).チェーンブロッキングの発生要因と対策

  (7).分散制御における相互制御の課題と対策

  (8).デッドロック回避の設計ポイント

  (9).AUTOSARにおけるリソース – OPCPとIPCP –

  (10).非周期タスクのスケジューリング

 

5.不具合事例に学ぶ原因分析と解決のポイント (事例は変更する可能性があります)

※実際の不具合例5例以上を取り上げ、原因と対策について解説します

  (1).ペリフェラル変更の影響はソフトウェアインターフェースだけではない!

  (2).デバイスの経年変化の影響

  (3).組込みシステムは外部環境の影響を受ける

  (4).アトミック処理の影響

  (5).命令のリオーダーの影響

  (6).浮動小数点数にはクセがある

 

キーワード 組込み開発 リアルタイム RTOS 割込み 並行処理 排他制御 セマフォ スケジューリング 不具合解析 車載システム
タグ 自動運転・運転支援技術・ADAS組み込みソフトロボット自動車・輸送機車載機器・部品
受講料 一般 (1名):52,800円(税込)
同時複数申込の場合(1名):47,300円(税込)
会場
日本テクノセンター研修室
〒 163-0722 東京都新宿区西新宿2-7-1 新宿第一生命ビルディング(22階)
- JR「新宿駅」西口から徒歩10分
- 東京メトロ丸ノ内線「西新宿駅」から徒歩8分
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