ハードウェア／ソフトウェア コデザインとは？

ハードウェア／ソフトウェア コデザインの意味

組込みシステムで、どの機能をハードウェアで実現しどれをソフトウェアで実現するかの分担を、モデル上でシミュレーション・検証しながら決め、以後は両者を並行して開発する手法。開発期間の短縮と後戻りの削減を狙う。

ハードウェア／ソフトウェア コデザインの具体例

画像処理の重い演算を専用回路へ、制御ロジックをソフトへ割り当て、仮想プラットフォーム上で性能を確かめてから実装に入る。

ハードウェア／ソフトウェア コデザインは試験でどう引っ掛けられる？

ハードを先に確定してからソフトを作る従来型とは逆。分担の妥当性を早期に検証する点が要点。

ハードウェア／ソフトウェア コデザインと関連する用語

• システム方式設計プロセス

ハードウェア／ソフトウェア コデザインが出た過去問

• 共通フレームにおけるシステム方式設計プロセスで文書化する項目として、適切なものはどれか。

  正解：システム方式及び品目に割り当てたシステム要件

  要点：方式設計は要件を構成品目へ割り当てて文書化する

  システム方式設計プロセスでは、システムをハードウェア・ソフトウェア・手作業といった構成品目へどう分けるかという方式を決め、システム要件を各品目へ割り当てて文書化する。移行要件や機能・能力といった項目は、その前段のシステム要件定義プロセスで定義されるものである。

  出典：平成28年度 秋期 システムアーキテクト試験 am2 問2（IPA）

• 図は、デマルコの提唱による構造化技法を基本としたシステム開発プロジェクトのライフサイクルを表現したものである。図中のaに入れる適切なプロセスはどれか。

  正解：構造化設計

  要点：構造化分析の次に構造化設計が仕様書を設計へ変える

  デマルコの構造化技法によるライフサイクルでは、調査、構造化分析、構造化設計、ハードウェアの調査、システム開発という流れをとる。構造化分析が出力した構造化仕様書を受け取り、ハードウェア構成の情報と合わせて、テスト計画とパッケージ化した設計を作り出す位置にあるのは構造化設計である。

  出典：平成28年度 秋期 システムアーキテクト試験 am2 問6（IPA）

• 組込みシステムの開発における、ハードウェアとソフトウェアのコデザインを適用した開発手法の説明として、適切なものはどれか。

  正解：ハードウェアとソフトウェアの切分けをシミュレーションによって十分に検証し、その後もシミュレーションを活用しながらハードウェアとソフトウェアを並行して開発していく手法

  要点：コデザインはHW/SW分担を検証しつつ並行開発する手法

  コデザイン（ハードウェア／ソフトウェア協調設計）は、どの機能をハードウェアで実装しどれをソフトウェアで実装するかの分担をシミュレーションで評価しながら決め、その後も協調して並行開発を進める手法である。分担を早期に検証することで、後戻りを減らし開発期間を短縮できる点が特徴である。

  出典：平成29年度 秋期 システムアーキテクト試験 am2 問6（IPA）

• ハードウェアの経験が豊富なプログラマAと、経験の少ないプログラマBがペアプログラミングの手法を利用して組込みシステムの開発を進める。ペアプログラミングによる開発…

  正解：AとBがエディタの画面を共有し、Bが記述したコードに対してAが助言する。

  要点：ペアプロは画面を共有し書き手に相方が助言する

  ペアプログラミングは、2人が1台の環境を共有し、実際に書き手（ドライバ）となる者と、それを観察し助言する者（ナビゲータ）が協働する手法である。経験の浅いBが記述し、熟練のAが助言する形は、コードの品質向上と技術移転を同時に達成でき、この手法の狙いに合致する。

  出典：平成29年度 秋期 システムアーキテクト試験 am2 問10（IPA）

• プロセッサの高速化を図る手法であるスーパースカラの説明として、適切なものはどれか。

  正解：互いに依存関係のない複数の命令を動的に並列実行する。

  要点：依存のない命令を実行時に並列実行するのがスーパースカラ

  スーパースカラは、CPU内に演算器やパイプラインを複数備え、依存関係のない命令を同時に複数取り出して並列に実行する方式である。どの命令を同時に走らせるかをハードウェアが実行時に判断する点が、コンパイラが事前に組み合わせるVLIWとの違いである。

  出典：令和6年度 春期 システムアーキテクト試験 am2 問21（IPA）