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【MCPC1級】7-1プラットフォームの構成

今日もMCPC1級テキストをまとめていきます。


モバイルシステム技術テキスト エキスパート編―MCPCモバイルシステム技術検定試験1級対応モバイルシステム技術テキスト エキスパート編-MCPCモバイルシステム技術検定試験1級対応
(2008/08)
モバイルコンピューティング推進コンソーシアム
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今回から第7章となります。


第Ⅱ部 端末・アプリケーション
第7章 端末プラットフォーム・ソフトウェア技術

7-1 プラットフォームの構成


[1]ハードウェアの構成

携帯端末のハードウェアは次の3つで構成される

 ・プロセッサ
 ・メモリ
 ・入出力インタフェース


携帯端末の回路は、処理部無線部の2つのブロックに大別される。

[処理部]
処理部では、演算処理を行うプロセッサが全体を制御する。

プロセッサ
:プロセッサは、メモリバスに接続されたメインメモリに
 データやプログラムを読み込み、プログラムされた命令を実行する。
 また、プロセッサは、外部バスを通じてI/O(入出力)制御を行う。
 
無線通信制御部
:アナログ信号からデジタル信号への変換(音声信号受信時)、
 デジタル信号からアナログ信号への変換(音声信号送信時)を行う。

[無線部]
無線信号の送受信を行う。
無線通信の規格に基づいて信号を一定の周波数の高周波に合成、
もしくは、高周波から分派し、
アンテナを通じて送受信する。


[2]プロセッサの種類と構成、及び機器への搭載

(1)ベースバンドチップ

携帯端末の無線通信制御部で使われるプロセッサは、
ベースバンドチップとも呼ばれる。

第2世代までの携帯ではベースバンドチップで、
通信・通話の制御だけでなく、アプリケーション処理などすべてを処理していた。

第3世代では、アプリケーションの実行,静止画や動画の処理,広帯域データ通信など
従来のベースバンドチップでは対応できなくなった。

 ↓

[解決策]

・プロセッサパワーの強化

 【利点】柔軟な設計が可能
      ソフトウェア更新による改良が可能

 【欠点】消費電力が大きくなる
      ソフトウェア開発工数が多くなる



・特定用途向け専用チップを併用

 【利点】仕様に応じた適切なプロセッサを採用できる
     消費電力を抑えられる

 【欠点】柔軟な対応が難しい
     例えば、画像データの形式を変更するような場合、
     チップに依存する部分は再設計となる。



(2)その他のチップの種類

[特定用途向け専用チップの種類]

 ・アプリケーションチップ
 ・アクセラレーションチップ
 ・音源チップ
 ・コントローラチップ



アプリケーションチップ

Java実行環境,インターネット通信,画像処理といった
データの処理に高負荷がかかるアプリケーションのためのチップである。

 製品例
 ・Texas Instruments社「OMAPシリーズ」
 ・ルネサンステクノロジ「SH-Mobile」


アクセラレーションチップ

特定のデータを高速処理する専用チップである。

 ・音声や画像など大量のデジタル信号を処理するDSP(Digital Signal Processor)
 ・ディスプレイへの高速表示を行うグラフィックアクセラレータ
 ・音楽データのエンコード用アクセラレータ
 ・Java実行環境をハードウェアで高速化するJavaアクセラレータ


音源チップ

着信音や警告音など、様々な音を生成するためのチップ

 ・ヤマハ製のチップなど


コントローラチップ

LCD,USB,CCD/CMOS,Bluetooth,SDメモリカードなど
外部入出力機器を制御するための専用チップである。

外部機器の詳細な制御をコントローラチップに任せることで、
ソフトウェアは入出力を簡素に記述でき、
プロセッサの負荷を軽減することもできる。


(3)チップの構成

[ハードウェアチップ構成]

・1チップ構成

 【利点】1チップで高い処理能力を実現できる
 【欠点】チップ設計思想から周辺部分やソフトウェアの選択肢に制限がある


・2チップ構成

 【利点】採用する部品やソフトウェアを柔軟に選択できる
      従来機種のプロセッサ上のソフトウェア資源を継承しやすい

 【欠点】データ処理時にチップ間で同期をとる設計が必要となる


[3]ソフトウェアの構成

ソフトウェアは次の3つに大別される。

 ・OS
 ・ミドルウェア
 ・アプリケーション


携帯端末では、使用目的に特化したソフトウェアを本体に搭載した形で出荷される。
これを組込みソフトウェア(Embedded Software)と呼ぶ。


組込みOS

カーネルとデバイスドライバで構成される。

カーネル
:タスクやメモリの管理,プロセス間通信といった機能を提供し、
 コンピュータ上の資源を効率よく運用し、
 ソフトウェアを円滑に動作させることを可能とする。

デバイスドライバ
:ハードウェアの入出力を
 ミドルウェアやアプリケーションに対して提供する。


ミドルウェア

複数のアプリケーションで共通に利用する処理をまとめたソフトウェアである。

 ・ファイルシステム
 ・通信プロトコル制御
 ・静止画・動画の処理
 ・音声や音楽の処理
 ・Java実行環境
 など



アプリケーション

組込みOSやミドルウェア上で動作する応用ソフトウェアである。


ソフトウェア・プラットフォーム

組込みOSとミドルウェアを総称してソフトウェア・プラットフォームという。

【目的】
ソフトウェア・プラットフォームを共同開発し、利用することによって、
・新規開発コストの削減や、開発期間の短縮
・標準的に提供するサービスの均質化
・ユーザインタフェースや新規デバイスなど差別化要素の開発に注力する



[4]ドライバ、ファームウェア

(1)ドライバ(driver)

プロセッサに接続される周辺機器を駆動・制御するソフトウェアである。

[ドライバの機能]
 ・機器の初期化
 ・入出力
 ・状態の取得及び設定
 ・機器の使用停止


ドライバの存在により、

・ソフトウェアからハードウェアを利用する際に、
 各ハードウェア固有の仕様に左右されることなく
 抽象化した手順でアクセスすることができる。

・複雑な入出力の関係を共通化し、ソフトウェア記述を統一できるため、
 開発速度が向上し、ソフトウェアの移植性を高めることも可能になる。

・組込みOSごとにドライバの設計法方が統一されるため、
 ハードウェアとソフトウェアの双方で、
 プラットフォームとしての一貫性を保つことができる。



(2)ファームウェア(firmware)

ROMに確証され、ハードウェア出荷時に組み込まれるソフトウェアのことを指す。


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