[論文レビュー] A Survey: Embedded Systems Supporting By Different Operating Systems

Qamar Jabeen, Fazlullah Khan+4 more|arXiv (Cornell University)|May 11, 2016

Energy Efficient Wireless Sensor Networks参考文献 22被引用数 11

ひとこと要約

本調査は、リアルタイム、ネットワーク接続型、スタンドアロン型の応用を含む多様な組み込みシステムをサポートするオペレーティングシステムを検討し、時間制約およびリソース制限のある要件を満たすためにソフトウェアインフラを分析する。時間的にきびしい要件とリソース制限のある環境において、信頼性の高い展開を可能にする主要なOS機能を同定し、ミッションクリティカルな環境およびセンサーネットワーク環境向けの比較的包括的な概要を提供する。

ABSTRACT

In these days embedded system have an important role in different Fields and applications like Network embedded system , Real-time embedded systems which supports the mission-critical domains, mostly having the time constraints, Stand-alone systems which includes the network router etc. A great deployment in the processors made for completing the demanding needs of the users. There is also a large-scale deployment occurs in sensor networks for providing the advance facilities, for handled such type of embedded systems a specific operating system must provide. This paper presents some software infrastructures that have the ability of supporting such types of embedded systems.

研究の動機と目的

• 異なる分野における組み込みシステムの信頼性と効率的な運用を可能にするオペレーティングシステムの役割を分析すること。
• リアルタイム、ネットワーク接続型、スタンドアロン型の組み込みシステムをサポートするためのソフトウェアインフラの要件を特定すること。
• 組み込みアプリケーションにおける時間制約とリソース制限を満たすために、さまざまなオペレーティングシステムの能力を評価すること。
• ミッションクリティカルな環境およびセンサーネットワークへの展開に特化したOS機能の比較的包括的な概要を提供すること。
• システム要件と展開環境に基づいて、研究者および開発者が適切なオペレーティングシステムを選定するのを支援すること。

提案手法

• リアルタイム、ネットワーク接続型、スタンドアロン型システムを含む、組み込みシステムの種別に関する体系的レビュー。
• 組み込み環境向けの決定論的動作、メモリ管理、タスクスケジューリングなどのオペレーティングシステム機能の分析。
• 時間制限のあるシステムおよびリソース制限のあるシステムをサポートするためのソフトウェアインフラ構成要素の検討。
• ミッションクリティカルおよびセンサーネットワークアプリケーションへの適性に基づいて、オペレーティングシステムを比較すること。
• 公開された文献およびアプリケーションの事例研究を用いて、実世界の組み込み展開におけるOSの能力を評価すること。
• 組み込みシステムにおける機能、パフォーマンス、展開環境に基づいて、オペレーティングシステムを分類すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 時間制約が厳しいリアルタイム組み込みシステムをサポートするために、どのオペレーティングシステム機能が不可欠であるか？
• RQ2 ネットワークルーターのようなスタンドアロン型組み込みシステムにおいて、異なるオペレーティングシステムはどのように信頼性の高い運用を可能にするか？
• RQ3 組み込みシステムにおける大規模センサーネットワークをサポートするために、どのようなソフトウェアインフラ構成要素が重要となるか？
• RQ4 リソース制限およびミッションクリティカルな組み込みアプリケーションを処理する能力において、オペレーティングシステムはどのように異なるか？
• RQ5 特定の組み込みシステム展開に適したオペレーティングシステムの選定をガイドする基準は何であるか？

主な発見

• リアルタイムオペレーティングシステム（RTOS）は、決定論的動作と低レイテンシ応答の特徴があるため、ミッションクリティカルな組み込みアプリケーションに不可欠である。
• ネットワーク接続型組み込みシステムは、効率的な通信プロトコルとフォールトトレランスを可能にするOSの支援を受けることで恩恵を受ける。
• センサーネットワークには、軽量で省エネルギーで、分散協調とデータ集約をサポートするOSが必要である。
• ネットワークルーターのようなスタンドアロン型組み込みシステムは、安定性、セキュリティ、および効率的なリソース利用を保証するOSコンponentsに依存している。
• オペレーティングシステムの選定は、組み込み展開におけるシステムの信頼性、パフォーマンス、スケーラビリティに顕著な影響を与える。
• ソフトウェアインフラは、メモリ、処理能力、消費電力といったシステム固有の制約に合わせてカスタマイズされる必要がある。