| 講演名 | 2019-03-01 RTOSを用いたシステムのフルハードウェア実装とその自動化 大迫 裕樹(関西学院大), 石浦 菜岐佐(関西学院大), 冨山 宏之(立命館大), 神原 弘之(京都高度技研), |
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| 抄録(和) | 本稿では, RTOS を用いたプログラムを高位合成によりフルハードウェア実装する手法を提案する. 本手法では, タスク/ハンドラ等のカーネルオブジェクトおよび RTOS カーネルの機能を, これらを実行する CPU と機能等価なハードウェアに合成する. 全タスク/ハンドラを独立したハードウェアモジュールに合成することにより, 実行可能状態のタスク/ハンドラは並列に実行を行うことが可能になる. これにより, 処理性能を向上させるとともに, コンテキストスイッチの時間を大きく削減する. また, タスク/ハンドラの実行/停止を, その状態に基づいて stall 信号で制御することにより, RTOS のタスクスケジューリング機能を軽量なハードウェアで実現する. 本手法に基づく合成システムを実装し, TOPPERS/ASP3 カーネル付属サンプル "sample1"をハードウェア実装した. 実験の結果, タスクの起動を 23 サイクル, 割込みハンドラの起動を 1 サイクルで行えることを確認した. |
| 抄録(英) | This paper presents a method of automatically synthesizing a hardwaredesign from a set of source codes for a real-time system utilizing anRTOS. It generates a full hardware implementation where all thetasks and handlers in the system as well as all the necessary servicesprovided by the RTOS kernel are implemented as hardware. Every taskand handler is synthesized into an independent hardware module so thatit may run in parallel with the other tasks/handlers as soon as it isready. This leads to task switching with extremely low overhead andreduced computation time both by parallel and hardware execution. Moreover, this eliminates the necessity of the task queue management;task scheduling is realized by a relatively simple manager hardwarewhich instructs each task/handler to run or stall based on the valuesof its status variables. Since most of the API calls fromtasks/handlers are reduced to reads/writes of these status variables, they can be expanded inline into the tasks/handlers' source codeswhich are compiled into hardware designs by a high-level synthesizer. We have implemented a prototype synthesis system which assume the useof the TOPPERS/ASP3 real-time kernel. A hardware implementationsynthesized from a sample1.c code, bundled in the TOPPERS/ASP3release, took 23 cycles for waking up a waiting task and only 1 cyclefor activating an interrupt handler. |
| キーワード(和) | リアルタイムシステム / RTOS / システム合成 / ハードウェアアクセラレータ / TOPPERS/ASP3 / 高位合成 |
| キーワード(英) | Real-Time Systems / RTOS / System Synthesis / Hardware Accelerator / TOPPERS/ASP3 / High-Level Synthesis |
| 資料番号 | VLD2018-122,HWS2018-85 |
| 発行日 | 2019-02-20 (VLD, HWS) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | HWS / VLD |
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| 開催期間 | 2019/2/27(から4日開催) |
| 開催地（和） | 沖縄県青年会館 |
| 開催地（英） | Okinawa Ken Seinen Kaikan |
| テーマ（和） | システムオンシリコンを支える設計技術, ハードウェアセキュリティ, 一般 |
| テーマ（英） | Design Technology for System-on-Silicon, Hardware Security, etc. |
| 委員長氏名（和） | 松本 勉(横浜国大) / 峯岸 孝行(三菱電機) |
| 委員長氏名（英） | Tsutomu Matsumoto(Yokohama National Univ.) / Noriyuki Minegishi(Mitsubishi Electric) |
| 副委員長氏名（和） | 川村 信一(東芝) / 池田 誠(東大) / 戸川 望(早大) |
| 副委員長氏名（英） | Shinichi Kawamura(Toshiba) / Makoto Ikeda(Univ. of Tokyo) / Nozomu Togawa(Waseda Univ.) |
| 幹事氏名（和） | 三浦 典之(神戸大) / 国井 裕樹(セコム) / 新田 高庸(NTT) / 小平 行秀(会津大) |
| 幹事氏名（英） | Noriyuki Miura(Kobe Univ.) / Hiroki Kunii(SECOM) / Koyo Nitta(NTT) / Yukihide Kohira(Univ. of Aizu) |
| 幹事補佐氏名（和） | |
| 幹事補佐氏名（英） | |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Hardware Security / Technical Committee on VLSI Design Technologies |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | RTOSを用いたシステムのフルハードウェア実装とその自動化 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Synthesis of Full Hardware Implementation of RTOS-Based Systems |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | リアルタイムシステム / Real-Time Systems |
| キーワード(2)（和/英） | RTOS / RTOS |
| キーワード(3)（和/英） | システム合成 / System Synthesis |
| キーワード(4)（和/英） | ハードウェアアクセラレータ / Hardware Accelerator |
| キーワード(5)（和/英） | TOPPERS/ASP3 / TOPPERS/ASP3 |
| キーワード(6)（和/英） | 高位合成 / High-Level Synthesis |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 大迫 裕樹 / Yuuki Oosako |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 関西学院大学(略称：関西学院大) Kwansei Gakuin University(略称：Kwansei Gakuin Univ.) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 石浦 菜岐佐 / Nagisa Ishiura |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 関西学院大学(略称：関西学院大) Kwansei Gakuin University(略称：Kwansei Gakuin Univ.) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 冨山 宏之 / Hiroyuki Tomiyama |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 立命館大学(略称：立命館大) Ritsumeikan University(略称：Ritsumeikan Univ.) |
| 第 4 著者 氏名（和/英） | 神原 弘之 / Hiroyuki Kanbara |
| 第 4 著者 所属（和/英） | 京都高度技術研究所(略称：京都高度技研) ASTEM RI(略称：ASTEM) |
| 発表年月日 | 2019-03-01 |
| 資料番号 | VLD2018-122,HWS2018-85 |
| 巻番号（vol） | vol.118 |
| 号番号（no） | VLD-457,HWS-458 |
| ページ範囲 | pp.175-180(VLD), pp.175-180(HWS), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2019-02-20 (VLD, HWS) |