研究発表 - 山崎　信行

リアルタイムオンチップネットワーク向け先読みアービトレーション機構付ルータの設計と実装

笹川 雄二郎, 向後 卓磨,山崎 信行

電子情報通信学会技術研究報告：組込み技術とネットワークに関するワークショップ （東京都八丈島八丈三根） , 

2010年03月

, 

口頭発表（一般）

低遅延リアルタイムオンチップネットワークのための先読みルータの設計

向後 卓磨, 山崎 信行

電子情報通信学会技術研究報告：組込み技術とネットワークに関するワークショップ （東京都八丈島八丈三根） , 

2010年03月

, 

口頭発表（一般）

優先度付きSMTプロセッサ向け実時間動的電圧周波数制御

藤井 啓, 千代 浩之, 山崎 信行

電子情報通信学会技術研究報告：組込み技術とネットワークに関するワークショップ （東京都八丈島八丈三根） , 

2010年03月

, 

口頭発表（一般）

Responsive Multithreaded Processor におけるIPC制御機構の設計と実装

稲垣 文二, 梅尾 寛之, 村田 裕介, 山崎 信行

電子情報通信学会技術研究報告：組込み技術とネットワークに関するワークショップ （東京都八丈島八丈三根） , 

2010年03月

, 

口頭発表（一般）

A SpaceWire Extension for Distributed Real-Time Systems

村田裕介, 向後 卓磨, 山崎 信行

International SpaceWire Conference （St. Petersburg, Russia） , 

2010年01月

　概要を見る

In this paper, we propose a real-time extension scheme for SpaceWire.

拡張インプリサイスタスクの固定優先度スケジューリング

千代 浩之, 武田 瑛, 船岡 健司, 山崎 信行

コンピュータシステムシンポジウム （筑波大学） , 

2009年11月

, 

口頭発表（一般）

FPGAを用いたResponsive Linkの実装

水頭 一壽, 山崎 信行

組み込みシステムに関するサマーワークショップ （石川県加賀氏柴山町） , 

2009年08月

, 

ポスター発表

Periodic and Aperiodic Communication Techniques for Responsive Link

加藤 真平, 藤田 裕士, 山崎 信行

IEEE International Conference on Embedded and Real-Time Computing Systems and Applications （Beijing, China） , 

2009年08月

, 

口頭発表（一般）

拡張インプリサイス計算モデルを用いた固定優先度スケジューリング

千代 浩之, 武田 瑛, 船岡 健司, 山崎 信行

組み込みシステム技術に関するサマーワークショップ （石川県加賀市柴山町） , 

2009年08月

, 

ポスター発表

Semi-Partitioned Scheduling of Sporadic Task Systems on Multiprocessors

加藤 真平, 山崎 信行, 石川 裕

Euromicro Conference on Real-Time Systems （Dublin, Ireland） , 

2009年07月

, 

口頭発表（一般）

固定優先度スケジューリング向け動的電圧周波数制御

池田 雄児, 加藤 真平, 山崎 信行

先進的計算基盤システムシンポジウム （広島国際会議場） , 

2009年05月

, 

口頭発表（一般）

Semi-Partitioned Fixed-Priority Scheduling on Multiprocessors

加藤真平, 山崎信行

IEEE Real-Time and Embedded Technology and Applications Symposium （San Francisco, CA, United States） , 

2009年04月

, 

口頭発表（一般）

　概要を見る

This paper presents a new algorithm for fixed-priority scheduling of sporadic task systems on multiprocessors. The algorithm is categorized to such a scheduling class that qualifies a few tasks to migrate across processors, while most tasks are fixed to particular processors. We design the algorithm so that a task is qualified to migrate, only if it cannot be assigned to any individual processors, in such a way that it is never returned to the same processor within the same period, once it is migrated from one processor to another processor. The scheduling policy is then conformed to Deadline Monotonic. According to the simulation results, the new algorithm significantly outperforms the traditional fixed-priority algorithms in terms of schedulability.

リアルタイムシステム向けオンチップネットワークスイッチの設計と実装

向後卓磨, 水頭一壽, 山崎信行

電子情報通信学会技術研究報告：組込技術とネットワークに関するワークショップ （佐渡島開発総合センター） , 

2009年03月

, 

口頭発表（一般）

Extended RT-Component Framework for RT-Middleware

千代浩之, 藤田裕士, 武田瑛, 小島佑太, 船岡健司, 加藤真平, 山崎信行

IEEE International Symposium on Object/Component/Service-Oriented Real-Time Distributed Computing （Tokyo, Japan） , 

2009年03月

, 

口頭発表（一般）

　概要を見る

Modular component-based robot systems require not only an infrastructure for component management, but also scalability as well as real-time properties. Robot Technology (RT)-Middleware is a software platform for such component-based robot systems. Each component in the RT-Middleware, so-called “RT-Component” supporting particular robot functions, is based on Common Object Request Broker Architecture (CORBA). Unfortunately, the RT-Middleware lacks the mechanism for real-time control. In this paper, we extend the framework of the RT-Components to take care of timing constraints. We first enable tasks to have different periods within each RT-Component. We then modify the packet format of the General Inter-ORB Protocol (GIOP) to transfer the information of timing constraints over RT-Components. The performance evaluation on ART-Linux shows that the extended RT-Component framework improves the schedulability of distributed real-time tasks, without causing critical overheads in unmarshaling the modified GIOP packets.

データ並列性を抽出するプリフェッチ機構の設計と実装

村田裕介, 水頭一壽, 山崎信行

電子情報通信学会技術報告:組込技術とネットワークに関するワークショップ （佐渡島開発総合センター） , 

2009年03月

, 

口頭発表（一般）

　概要を見る

マルチメディア処理を高速に実行するためのアーキテクチャとして，SIMD 演算器やベクトル演算器が挙げられる．これらのアーキテクチャでは複数のデータに対して同時に同じ処理を実行できるが，メモリがプロセッサと比較して低速であるため，演算性能を十分に活かすだけのデータを供給できていない．本論文では，マルチメディア処理のメモリアクセスパターンから次にアクセスされるアドレスを予測し，プリフェッチを行うことでメモリアクセスレイテンシを低減する手法を提案する．EEMBC のDENBench の一部を用いて評価を行った結果，IPC の向上を確認した．

Responsive Multithreaded Processor におけるスレッドスケジューリング機構の設計と実装

梅尾寛之, 水頭一壽, 武田瑛, 加藤真平

電子情報通信学会技術報告:組込技術とネットワークに関するワークショップ （佐渡島開発総合センター） , 

2009年03月

, 

口頭発表（一般）

　概要を見る

リアルタイム処理用プロセッサResponsive Multithreaded Processorは，スレッド数が8スレッド以内であればコンテキストスイッチを行わずに優先度順に同時実行可能なRMT実行機構を持つ．しかしながら，9スレッド以上を実行する場合，ソフトウェアスケジューラによってコンテキストスイッチを行わなければならない．また周期タスクのリリースの為にはソフトウェアスケジューラを定期的に呼び出し，リリース時間をチェックしなければならない．本論文では，RMT Processorを対象としたハードウェアによるスレッドスケジューリング機構の設計と実装について述べる．本スレッドスケジューリング機構では，RMT ProcessorのプロセッシングコアであるRMT PUが全スレッドの周期を保持し，周期スレッドをハードウェアで起床させる．更に，コンテキストキャッシュ内のスレッドと実行スレッドを比較し，ハードウェアでコンテキストスイッチを行う．本スレッドスケジューリング機構によってソフトウェアによるスケジューリングを不要とし，スケジューリングオーバヘッドを大幅に削減する．

Scheduling Aperiodic Tasks using Total Bandwidth Server on Multiprocessors

加藤真平, 山崎信行

IEEE/IFIP International Conference on Embedded and Ubiquitous Computing （Shanghai,China） , 

2008年12月

, 

口頭発表（一般）

　概要を見る

This paper presents real-time scheduling techniques for reducing the response time of aperiodic tasks scheduled with real-time periodic tasks on multiprocessor systems. Two problems are addressed in this paper: (i) the scheduling of aperiodic tasks that can be dispatched to any processors when they arrive, and (ii) the scheduling of aperiodic tasks that must be executed on particular processors on which they arrive. In order to improve the responsiveness to both types of aperiodic tasks, efficient dispatching and migration algorithms are designed based on the Earliest Deadline First (EDF) algorithm and the Total Bandwidth Server (TBS) algorithm. The effectiveness of the designed algorithms is evaluated through simulation studies.

Linuxカーネル用リアルタイムスケジューリングモジュール

加藤真平, 山崎信行

コンピュータシステムシンポジウム （キャンパス・イノベーションセンター東京） , 

2008年11月

, 

口頭発表（一般）

　概要を見る

本論文では，与えられた時間制約のもとでCPU 資源を最大限に使用可能なリアルタイムLinuxの実現に向けて，Linux カーネル用リアルタイムスケジューリングモジュールを開発する．まず，高負荷状態における十分なリアルタイム性と予測可能性の提供を目的として，固定優先度の利点と動的優先度の利点を兼ね備えたスケジューリングアルゴリズムを提案する．提案アルゴリズムは理論的な性能の面で従来の固定優先度アルゴリズムと同等以上であることが保証され，Linux カーネルのスケジューラ実装に対する親和性も高いという利点がある．次に，拡張性の高いリアルタイムLinux の実現のために，カーネルの修正を最小限に抑え，新規のスケジューリングアルゴリズムをカーネルモジュールとして組み込むことを可能にするフレームワークを提案する．シミュレーションによる評価の結果，提案アルゴリズムは従来の固定優先度アルゴリズムよりも約10∼15%高いCPU 使用率でもリアルタイム性を保証できた．また，実機による評価の結果，開発したカーネルモジュールを組み込むことで，ネイティブなLinux に比べて高負荷状態における低優先度タスクのデッドラインミス率を最大で約70∼90%削減することができた．

Portioned EDF-based Scheduling on Multiprocessors

加藤真平, 山崎信行

ACM International Conference on Embedded Software （Atlanta, GA, USA） , 

2008年10月

, 

口頭発表（一般）

　概要を見る

This paper presents an EDF-based algorithm, called Earliest Deadline Deferrable Portion (EDDP), for efficient scheduling of recurrent real-time tasks on multiprocessor systems. The design of EDDP is based on the portioned scheduling technique which classifies each task into a fixed task or a migratable task. A fixed task is scheduled on the dedicated processor without migrations. A migratable task is meanwhile permitted to migrate between the particular two processors. In order to curb the cost of task migrations, EDDP makes at most M − 1 migratable tasks on M processors. The scheduling analysis derives the condition for a given task set to be schedulable. It is also proven that no tasks ever miss deadlines, if the system utilization does not exceed 65%. Beyond the theoretical analysis, the effectiveness of EDDP is evaluated through simulation studies. Simulation results show that EDDP achieves high system utilization with a small number of preemptions, compared with the traditional EDF-based algorithms.

Modular Real-Time Linux

Shinpei Kato, Nobuyuki Yamasaki

Real-Time Linux Workshop （colotlan） , 

2008年10月

, 

口頭発表（一般）

　概要を見る

In this paper, we develop a kernel module that is able to boost the real-time capability of the Linux kernel in high-load situations. While the traditional Real-Time Linux requires a major ｍodification to　the kernel source code, the developed kernel module requires only a minor modification, for instance the Linux kernel 2.6.25 needs just one line modified, and thus it offers high scalability. The developed kernel　module overwrites a part of the Linux scheduler so that the pick next task member of the rt_sched_class　structure, which is a pointer to the function choosing a next scheduled task, refers to the original function　implemented in the module. The original function exploits such a scheduling algorithm that traces the remaining execution time of each task and dynamically assigns the highest priority to a job going to miss its deadline with the current priority. Using this framework, other scheduling algorithms can be also easily installed into the Linux kernel for improvement of real-time capability.