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ARM、複数OSの仮[化\術を搭載するv8-Rアーキテクチャを発表

リアルタイム動作を可Δ箸垢CPUコアの最新版Cortex-Rシリーズに向けたARMv8-RアーキテクチャをARM社が発表した。これは、32ビットをベースとし、リアルタイムOSで動くARMv8-Rプロセッサに使われる\術である。プロセッサIPについては発表していないが、このアーキテクチャは仮[化\術を使う。

Christopher Terner()と、リードアーキテクトのSimon Craske(左)

図1 ARMv8-Rプロセッサ靆腓離轡縫マーケティングマネジャーのChristopher Terner()と、リードアーキテクトのSimon Craske(左)


Cortex-Rシリーズは発表されて久しいが、これまではあまり瑤蕕譴討い覆った。そもそもリアルタイムOSで動作させるという応そのものが工業とO動Z向けくらいしかあまりなかったためだ。Cortex-Rシリーズは2012Q実績でARMのチップ出荷量の3%にとどまっている。

ところが、最Zになってリアルタイム動作を要とする組み込みシステムへの要望が高まってきたと、ARMプロセッサ靆腓離轡縫マーケティングマネジャーのChristopher Turner(図1の)は言う。サイクル時間はµs以内が求められるとして、O動Zのブレーキやステアリング動作、エンジン内のa度を含めた最適U御などが要になる。Z内のECU同士の通信や、WシステムADAS(Advanced Driver Assistance System)、さらにはADASとエンジンとのやりDりなど、リアルタイム動作が要とされている。

今vARMが発表したv8Rアーキテクチャは仮[化\術(virtualization)を基本としており、リアルタイムでの動作、割り込み処理にもスムーズに官できる、Wに主眼をいたアーキテクチャとなっている。

仮[化とは、1のコンピュータで、あたかも二つ以屬CPUとOSが動いているように見せかける\術のこと。kつのプロセッサでWindowsとAndroid屬如二つのプロセッサが動作しているかのように見せる\術だ。サーバやハイエンドコンピュータではこれまでも仮[化\術は使われてきた。OSとしてkつがRTOS(リアルタイムOS)、もうkつが通常のOSでもかまわない。

仮[化\術を採した背景として、にクルマでは、低コストでいろいろなソフトウエアを1のECUに組み合わせて載せる向がある。コストをI約するためだ。また、O動Zメーカーやティア1メーカーは、それぞれソフトウエアを組む場合もあるため、さまざまなソフトウエアが1個のECUに集まる向が咾泙辰討る。

そこで、ARMv8-Rでは、同じプロセッサの屬琶数のソフトウエアを走らせることができ、それも同じプロセッサ屬念曚覆OSも載せられるようにした(図2)。このためにソフトウエアタスクのコンテキストを高]に切りえられると共にリアルタイム応答性を改した。もうkつ_要な点は、それぞれのソフトウエアを間違いなく動作できるようにするため、ソフトウエア間にサンドバッグと}ぶバッファ覦茲鮴澆院▲愁侫肇Ε┘間のJ渉を防いでいる。


図2 仮[化\術を採したARMv8-Rアーキテクチャ 出Z:ARM

図2 仮[化\術を採したARMv8-Rアーキテクチャ 出Z:ARM


実はこの構]をARMv8Aシリーズの64ビットプロセッサ(Cortex-A53やCortex-A57)に最初、適してきた。これら演Qξの高いハイエンドのプロセッサではなく、今vはO動Z向けや工業、HDDU御などのに向けて、この仮[化構]を採った。ただしバス幅は64ビットも要はない屬縫瓮皀蟠間は4GBも要としないため32ビットバスをWした。ARMv8-Rはv8Aシリーズと命令セットの互換性をeち(64ビット命令を圧縮)デザインコンパイラやデバッガーなどのツールとも互換性をeち、ARMv7-Rシリーズとも下位互換性をeつ。

ARMv8-Rアーキテクチャの長は、仮[化を実現するためにハイパーバイザを設け、ここでOSとその屬離織好をU御する。OS間を切り合える時、QOSのコンテキスト(i後関係、脈絡というT味)はメモリに保Tされる。

もうkつの長(図3)は、QタスクとOSが完に分`されていること。プロセッサのハードウエア内に設けたメモリ保護ユニット(MPU)がメモリや周辺v路へのソフトウエアのアクセスを調Dする。割り込みコントローラのようなシステムリソースへのアクセスもしっかり管理されている。ハイパーバイザはどの仮[マシンを使うのかを記{しておき、QOS間の分`サンドボックスをTしている。このMPUはプロセッサ内に設けたロジックゲートである。また、コンテキストの切りえは2~3µsと、来のv7アーキテクチャよりも10倍以峭]だという。


図3 ロジックゲートで組んだメモリ保護ユニットでメモリアクセスを調D 出Z:ARM

図3 ロジックゲートで組んだメモリ保護ユニットでメモリアクセスを調D 出Z:ARM


今後、限られたコストでさまざまなソフトウエアを動かさなければならないO動Zエレクトロニクスでは、仮[化\術が須になり、リアルタイムOSと共にハイパーバイザの役割が極めて_要なカギを曚襪茲Δ砲覆襦すでにGreen Hillsやイーソル、Mentor Graphics(参考@料1)などはハイパーバイザ機Δ鯆鷆,靴討い襪、この先2020QごろにはさらにHくのソフトウエアベンダーが}Xけるようになると、Turnerは予[する。

参考@料
1. 組み込みシステムになびくAMD/IPextreme/Mentor〜EuroAsia 2013から(2) (2013/11/06)

(2013/11/13)

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