A-1開発・運用の方法論 · フィジカルコンピューティング

コデザイン

Hardware/Software Co-design

こでざいん

組込みシステムなどの開発で、ハードウェアとソフトウェアを別々ではなく一体として設計する手法。どの機能をハードウェアで、どの機能をソフトウェアで実現するかの分担を、性能、コスト、消費電力の観点から検討し、協調シミュレーションで全体を検証する。

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他の資格での定義

組込みシステムにおいて、ハードウェアとソフトウェアの機能分担を最適化しながら並行して設計を進める手法。性能、コスト、消費電力、開発期間などの制約を総合的に考慮してトレードオフを判断する。

ハードウェアとソフトウェアを統合的に設計する手法。両者の分割、協調シミュレーション、性能最適化を同時並行で進めることで、システム全体の最適化を図る。組込みシステム開発特有の設計アプローチである。

Past Exams

過去問で 11 回出題（エンベデッドシステムスペシャリスト試験 7・システムアーキテクト試験 2・応用情報技術者試験 1・ネットワークスペシャリスト試験 1）。うち 3 回は用語そのものを問う問題です。

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出典: 独立行政法人情報処理推進機構（IPA）の過去問題。問題文は IPA のサイトの PDF で確認できます。「用語を問う問題」は、この用語の説明や特徴そのものを問う問題です。「選択肢」は、問題文ではなく選択肢に出たものです。用語名で照合しているため、関係の薄い問題が含まれることがあります。

パラレルデータとシリアルデータを相互に変換し、調歩同期（非同期）方式でシリアル通信を行う回路やインタフェース。送信と受信の2本の信号線で通信でき、ボーレート、データビット数、パリティ、ストップビットを送受信側で合わせて使う。マイコンと周辺機器との接続によく用いられる。

CPUに加え、メモリ（ROM・RAM）、タイマ、入出力ポート、A/Dコンバータなどの周辺機能を1つのチップに集積した制御用の半導体。マイコン、MCUともいい、家電、自動車、産業機器などの組込みシステムで機器の制御に使われる。

音声、画像、通信などのデジタル信号処理に特化したプロセッサ。積和演算を1命令で高速に実行する回路を備え、フィルタ処理や高速フーリエ変換などを汎用のCPUより効率よく処理できる。

回路や機器の消費電力を減らすための設計上の工夫。使っていない回路へのクロックの供給を止めるクロックゲーティング、電源を遮断するパワーゲーティング、負荷に応じて電圧と周波数を下げるDVFSなどの手法があり、電池の駆動時間の延長と発熱の抑制につながる。

家電、自動車、産業機器などあらゆるモノにセンサーや通信機能を持たせてインターネットに接続し、データの収集・送受信や遠隔からの監視・制御を行う仕組み。集めたデータを分析して最適化や自律化につなげ、サイバーフィジカルシステムの基盤となる。

家電、自動車、産業機器などに組み込まれた機器を制御するためのOS。限られたメモリやCPUの能力で動作するよう、必要な機能だけに絞って小型化されている。決められた時間内に処理を終える必要がある機器ではリアルタイムOSが使われる。