組み込みシステムとは？

組み込みシステムの意味

家電製品や自動車、産業機械などの機器に組み込まれ、特定の機能を実現するために動作するコンピュータシステム。汎用のパソコンとは異なり、用途に特化した処理だけを行う。

組み込みシステムの具体例

電子レンジの温度・時間制御、洗濯機の運転パターン制御、自動車のエンジン制御ユニット（ECU）などは、いずれも組み込みシステムの例である。

組み込みシステムは試験でどう引っ掛けられる？

特定の機能に用途を絞っている点が特徴で、「小さい」「安い」が定義ではない。決められた時間内に必ず処理を終えるリアルタイム性が求められる例が多く、何でもできる汎用のパソコンとの違いとして問われる。

組み込みシステムが出た過去問

• 組込みシステム開発において，製品に搭載するLSIを新規に開発したい。LSI設計を自社で行い，LSI製造を外部に委託する場合の委託先として，適切なものはどれか。

  正解：ファウンドリ

  要点：ファウンドリは設計を持たず半導体製造だけを請け負う企業

  ファウンドリは、自社では製品の設計を行わず、他社から預かった設計データに基づいて半導体の製造だけを請け負う企業である。設計を自社で行い製造を外部に任せる場合の委託先として適切である。

  出典：平成29年度 春期 応用情報技術者試験 午前 問65（IPA）

• 組込みシステムにおける、ウォッチドッグタイマの機能はどれか。

  正解：あらかじめ設定された一定時間内にタイマがクリアされなかった場合、システム異常とみなしてシステムをリセット又は終了する。

  要点：一定時間内にクリアされないと異常とみなしリセットする

  ウォッチドッグタイマは、正常動作中のプログラムが定期的にタイマをクリアすることを前提に動作する仕組みである。暴走や停止によって所定時間内にクリアされないと、タイマが満了して異常と判断し、システムのリセットや終了などの復旧処理を起動する。

  出典：平成29年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問22（IPA）

• 組込みシステムの“クロス開発”の説明として、適切なものはどれか。

  正解：ソフトウェアを実行する機器とはCPUのアーキテクチャが異なる機器で開発を行うこと

  要点：クロス開発は実行環境と異なるCPUの機器で開発する

  クロス開発とは、開発に使う機器と、そのソフトウェアを実際に動かす機器のCPUアーキテクチャが異なる開発形態である。組込みシステムでは対象機器の資源が乏しく開発環境を載せられないため、PC上のクロスコンパイラで実行コードを生成し、対象機器へ転送して動かす。

  出典：平成30年度 春期 応用情報技術者試験 午前 問47（IPA）

• 組込みシステムにおけるリアルタイムシステムにおいて、システムへの入力に対する応答のうち、最も適切なものはどれか。

  正解：定められた制限時間内に応答する。

  要点：リアルタイムとは速いことではなく制限時間内に応答すること

  リアルタイムシステムの本質は、処理が速いことではなく、決められた制限時間（デッドライン）内に必ず応答が完了することです。時間制約を満たせないことが機能不全とみなされる点が、通常のシステムとの違いです。ハードリアルタイムでは締切を1回でも破ると致命的な障害となります。

  出典：令和1年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問5（IPA）

• 組込みシステムにおける、ウォッチドッグタイマの機能はどれか。

  正解：あらかじめ設定された一定時間内にタイマがクリアされなかった場合、システム異常とみなしてシステムをリセット又は終了する。

  要点：ウォッチドッグタイマは定期クリアの途絶で暴走を検知しリセットする

  ウォッチドッグタイマは、正常動作中のプログラムが定期的にタイマをクリア（キック）し続けることを前提に置く監視機構です。暴走やハングでクリアが途絶えると、設定時間の経過でタイマが満了し、異常とみなしてリセットや停止を行います。異常を能動的に検知するのではなく、「生存の合図が来ないこと」で異常を判断する点が特徴です。

  出典：令和1年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問21（IPA）