ソフトウェアアプリケーションの実行速度高速化技術

近年、ソフトウェアの実行速度に対する高速化の要求がはますます高まっています。例えば、SDV（Software defined vehicle）の時代を迎え、ソフトウェアの比率が高まる車載ECUでは、大量生産によるコスト削減のためにできるだけ低価格のマイコンを使用する必要がありますが、安価でクロック数が低いマイコンでもアプリケーションの実行速度は下げないことが重要となってきています。

5. ハードウェアの完成前にシミュレーションでテスト、デバッグ、検証

6. まとめ

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1. 実行速度高速化実現方法の課題

一般的にソフトウェアで高速化を実現するには、実行速度のボトルネックになる箇所を特定し、リアルタイムOSのタスク設計の最適化、ソースコードの変更を行う必要があります。しかし、手作業でこれらを行うには以下の課題があり、容易ではありません。

どの部分が高速化へのボトルネックとなっているのかの把握
リアルタイムOSのタスク設計でどの部分が高速化できるかの把握
ソースコードで実行速度改善の可能性がある箇所の把握とその変更方法
上記の開発の早い段階での把握、改善

実行速度高速化実現を支援するツール

ユビキタスAIでは、これらの課題を解決するための各種ツールを販売しています。

2. ボトルネックの把握、タスク設計の最適化

高速化のボトルネックとなっている部分の把握とリアルタイムOSのタスク設計の最適化は、INCHRON社のマルチECU対応タイミング検証ツール「chronSUITE 」で行います。chronSUITEを使用すれば、イベントチェーン解析により各種イベントのエンドツーエンド時間を計測し、時間がかかる部分の把握やリアルタイムOSのタスクの最適化が可能となります。

chronSUITEによりイベントチェーン解析が可能に

MAN Truck & Bus & INCHRON AG | Florian Mayer, Ferry Kraft | 24.11.2022 | Controlling Timing via Event Chain Analysis

chronSUITEによるエンドツーエンドタイミング時間の測定

最適化の可能性：イベントチェーンによるタスク内の実行順序の最適化により、サイクル時間の短縮

MAN Truck & Bus & INCHRON AG | Florian Mayer, Ferry Kraft | 24.11.2022 | Controlling Timing via Event Chain Analysis

chronSUITEによるタスクの最適化

3. 実行時間の把握

chronSUITEを使うことで時間がかかっているタスクは把握できますが、そのタスクから呼ばれている各種関数の実行時間は分かりません。これについては、Verifysoft社のカバレッジ測定ツール「TestwellCTC++ 」を使用することで、どの関数に平均でどれだけ時間がかかっているのかを把握することが可能になります。

TestwellCTC++による各関数の実行時間の把握

例：task_mode()が10,000回実行され、平均実行時間1.75 ms（1カウント0.1msタイマーの場合）

4. ソースコードの高速化可能箇所を発見

ソースコード中で実現可能性のある個所の把握と適切な修正提案を行うのが、Appentra社のアプリケーション実行速度高速化支援ツール「Codee」です。Codeeは、ソースコードを静的解析して高速化の実現可能性がある個所を指摘して高速化をサジェスチョンしたり、高速化のためにソースコードを自動で変更したりします。

TestwellCTC++による各関数の実行時間の把握

Codeeによるソースコードの解析結果

5. ハードウェアの完成前にシミュレーションでテスト、デバッグ、検証

もし開発の最終段階や量産直前で予定の実行速度が出ていないことが問題として現れた場合、それを期間内に改善するのは非常に困難です。従って、できるだけ早期の段階で要求時間を満たしているか、またそれにどれぐらい余裕があるのかを把握することが重要です。これには、車載ECUソフトウェア開発向けシミュレーションツール「GSIL」を使用すれば、実機が未完成でも、完成したソフトウェアでシミュレーションを行うことで、要求時間を満たしているか、どのぐらい余裕があるのかを把握することが可能になります。