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小型デバイスとシステム 情報処理系論 第4回 授業の前に，，， • 情報処理系論のホームページ http://www.sfc.wide.ad.jp/~jin/js – 課題情報 – 授業で使ったスライド – 授業で配ったプリント 今日の授業の内容 「小型デバイスの情報処理系」 • 小型デバイスのハードウエア – 様々な種類がある • 小型デバイスのソフトウエア – ハードウエアに対応して様々な機能がある • 小型デバイスとシステム – 個人用，工業用，実世界インタフェース指向な いろいろなデバイス 第2回目の授業より コンピュータアーキテクチャを知る • 様々なコンピュータ Sun Workstation PC-AT互換機 IBM SP2 スーパーコンピュータ みんなのラップトップ 小型デバイス 工業用コンピュータ Windows CE機 Zaurus Dreamcast Nintendo64 小型デバイスのいろいろ • 個人用の小型デバイス – Zaurus，Palm Pilot，Cassiopeiaなど – ウエアラブルコンピュータ • 商・工業用の小型デバイス – Duonus，コンビニの発注端末など • 各種センサや実世界指向インタフェース機器 – 遮光センサ，指紋，ActiveBadge – Pick and Drop，Java Ring, Java Card 何が違うんだろう？ • 使われ方によって， – ハードウエアの形状や性能，特性 • • • • 記憶装置 CPU 入出力デバイス 表示装置 – オペレーティングシステム • JavaOS，JTRON(TRONプロジェクト版JavaOS) • ITRON(TRONプロジェクト版工業用OS) • などなどいろんなOSが動いている – インストールされているソフトウエア 小型デバイスのハードウエア ー 記憶装置 － • 小型デバイスでは，記憶装置も小型． 壊 れ づ ら い – – – – – ATAカード（PCMCIA） コンパクトフラッシュ スマートメディア メモリースティック マイクロドライブ メモリースティック コンパクトフラッシュ 記憶装置と用途の関係 ラップトップ PDA デスクトップ コンパクトフラッシュ ← • デジカメ, PDAの記憶装置としてよく使わ れる． ← 4.3cm → 3 • 厚さ3.3mm, 重さ14g 6 • 容量は、4・8・10・15・20・30・40・48・64・80・ 96MB • 3.3Vまたは5Vの不揮発性メモリ（要するに ただの半導体）を使っているため，2.4mの 高さから落としても壊れない（らしい）． . → メモリースティック 2.15cm 5cm • Sonyが開発した世界で最も使えない最悪 な小型記憶装置． • プラスチックケースの中にスマートメディア が入ってるだけ． • 書き込み速度最大1.5MB/秒、読み出し速 度最大2.45MB/秒 • 要領は，４M，８M，１６Mと小さい． • Sonyの製品にしか刺さらない（PCMCIAア ダプタは一応売っている） マイクロドライブ • IBMが開発した革新的超小型ハードディス ク（本物．GMRヘッド採用） • 170MB，340MB • コンパクトフラッシュ互換 • 回転数：4500rpm • 平均シークタイム：15ミリ秒 • IBMのウエアラブル おもちゃではありません． コンピュータで使用 本品は食べられません． 小型デバイスのハードウエア ー CPU ー • SH4（Super Hitachi Risc engine） – 200MHz動作のときに360MIPS，1.4GFLOPS – DreamcastやDuonusなどいろいろな小型民生 デバイスで採用されている． – ちなみに，Intel PentiumII 400MHzは，計算上 ４GFLOPS • VR4121（NEC） – 168MHz動作のときに224MIPS – Cassiopeia，MobileGear IIなどが採用 CPUと用途の関係 大型計算機 ラップトップ デスクトップ 小型デバイス 小型デバイスのハードウエア ー 入出力装置 ー • 工業用コンピュータ – 様々な外部センサからの情報を入力 – 遠隔ホストから操作するため出力装置なし • 個人用小型デバイス – 小型の液晶ディスプレイ – スタイラス，十字キー，3~5個ぐらいのボタン 小型デバイスのハードウエア ー その他 ー • 特に工業用小型ハードウエアや個人用小 型デバイス（携帯情報端末：PDA）では – 落としても壊れない モータなどの稼動部を なくすことによる – 特殊な通信環境 携帯電話やPHSによる 工業用コンピュータDUONUS 3mの高さから落としても 壊れないという．（実証済） 小型デバイスのソフトウエア • このように，小型デバイスのハードウエア は，フツーのデスクトップ計算機や大型計 算機やラップトップ計算機とは全く異なる． – 性能が劣る，特殊な周辺機器がついている • 小型デバイス上のソフトウエアも異なるの では？ – オペレーティングシステム – ファイルシステム – アプリケーションソフトウエア 小型デバイスの オペレーティングシステム • 何が要求されるのか？ – 徹底した電力管理 – 制約のあるハードウエア上でもサクサク動く軽快さ – 例えば． • • • • Windows CE VX/Works ITRON JavaOS/JTRON 個人用デバイスやゲーム機で動く 工業用リアルタイムOS 工業用リアルタイムOS Java言語ネイティブなOS 用語 TRON ⇒ The Realtime Operating System Nucleus 小型デバイスのファイルシステム • 小型デバイスには小さな記憶装置しかない – 遠隔ホストのファイルシステムに，遅延なくアク セスするための様々な工夫がある． • データのデュプリケーション • データのキャッシング • データのシンクロナイゼーション 小型デバイスのファイルシステム デュプリケーション（複製） • PCのファイルシステム上のデータのうち， よく使うと思われるものを小型デバイスに あらかじめ複製して持ち歩く． ワーキングセット/ブリーフケース 行って 来ま す！ ワーキングセットとして あらかじめ複製しておく 小型デバイスのファイルシステム キャッシング • 一度遠隔ファイルシステムから取得した データを，とりあえず小型デバイスのメモリ 上にできる限り残しておく． • ネットワークが切断されても編集を継続で きる．（ディスコネクテッドオペレーション） メモリ中に 残しておく ネットワーク ファイルサーバ 小型デバイスのファイルシステム シンクロナイゼーション（同期） • お出かけ先で編集したワーキングセットや ネットワーク切断中に編集したデータを， 元のデータと統合する． • Windowsのブリーフケースや Palm Pilotのホットシンクなど． ただいま！ ワーキングセットをもとの データと統合する． 小型デバイスのアプリケーション ハードウエアの制約とサービスの型・質 • 小型デバイスのいろいろな制約 – – – – ディスプレイがない ディスプレイが白黒 スピーカがない CPUが遅い，メモリが少ない ⇒一般的なコンピュータと同様の処理を小型デバイスに 求めるのは不可能であるため，各デバイスのアプリケ ーション用に，サービスの型や質を変換する必要がある． プロキシサーバ 小型デバイスのアプリケーション と，プロキシサーバ • 白黒ディスプレイのみ（スピーカなし）のデ バイスで，VODサーバ上のスターウォーズ をどーしてもみたいとき • 携帯電話で自分の電子メールを聞く • PDAから留守番電話を見る VODサーバ プロキシサーバ せりふ文字 白黒 1fps 型変換 質変換 音声 カラー 30fps 様々な小型デバイス 個人向け編 • ユーザの小型デバイスへの要求は？ – 外出先でメールが読みたい – 外出先でもＰＣデータを活用したい – ＰＨＳ，携帯を使ってオフィスとデータをやりと りしたい マイPCとデータの同期 – 外出先からwwwなどの情報にアクセスしたい – 画像や音声も扱いたい 性能上の制約を超えた活用 情報携帯端末の仕様 • 操作性（小型キーボードは利便性に欠ける）） – ペン入力（スタイラス） – 十字キーやボタンの配置 • インターネットへの接続性 – 携帯電話・ＰＨＳを用いる。 いろいろあるね． • • カシオペア，ザウルスなど 携帯電話．特にiMode端末 – iModeって使えるのか？ • ソフトウェア – メール、メモ、表計算、地図、辞書、時刻表など – ＰＣと情報の同期がとれる • 周辺機器 – カメラ、フラッシュカードなど カシオペア(Casio) • • • • • • • • マルチメディア情報の扱いを強化 Windows CEが動作 255g MP3フォーマットの音声を再生 動画を再生 メモリー３２MB ヴォイスレコーダ装備 スピーカやヘッドフォンジャック を搭載 欲しいなぁ（じんより） ザウルス(Sharp) • • • • • 多機能でビジネス向け 320g ビデオ出力、プリンタ接続可能 メモリー１０ＭＢ（増設可） 独自ソフトウェア – Office,Outlook,ノーツなどとの連携ソフトウェア が市販されている Palm Pilot(3com) • • • • 機能を絞ったシンプルなＰＤＡ 162g メモリー 4MB 機能はメール、メモ、アドレス帳 など７つ • 米国のシェア70%、日本でも今年から発売 モバイルギア（NEC） • • • • • • • ＰＣを持ち運ぶ感覚のＰＤＡ 770g Windows CEが動作 メモリー：１６ＭＢ CPU：VR4121 扱い易い大型キーボード 連続駆動２５時間 情報携帯端末を利用した 新しいサービス • ＰＤＡの利用者への独自コンテンツ配信 • 地図 – ＧＰＳと連携した端末も登場 – epsonのlocatioは全国６箇所にＧＰＳアンテナ を設置。利用者の位置によって地図やタウン 情報などを提供する予定 • リアルタイムな時刻表 – 新幹線の席の予約なども可能 imode携帯電話 • 電子メールの送受信ができる – 電話番号@docomo.ne.jp • wwwへアクセスできる – テキストブラウザーを内臓 • パケット通信 – 送受信したデータ量によって課金 – 1パケット(128byte)につき0.3円 – wwwを用いたモバイルバンキング、辞書検索 で約10～20円になる計算 Imode携帯電話 • 携帯電話からwwwにアクセスできる – テキストブラウザーを内臓 – WWWページそのままは表示しきれないので、 あらかじめimode携帯電話から見るための ページを作成 – グループでの情報共有、 社内イントラネットなどに利用 様々な小型デバイス 工業用編 • ユーザの要求は？ – 落としても壊れない． – 工場に何千個も置くデバイスをいちいち管理 できない – 入出力として各種のセンサをつなげられる • 煙，光，温度，湿度 • システムとしての位置付けはどのようなものがあ るだろうか？ 工業用小型デバイスの仕様 例として横河電機製Duonus • 操作性（ユーザからの入力は直接とらない） – RS-232/RS-422/RS-485，TTL ，絶縁型Digital入出力 • インターネットへの接続性 – 例えばEthernet • ソフトウェア – 特別なアプリケーションを入れない – OSのプリミティブ＋必要最低限のアプリケーション • 周辺機器 – 各種のセンサ，制御対象機器 様々な小型デバイス 工業用編 • 工場の生産ラインを遠隔管理 – 温度，湿度，光度などさまざまな情報をセンサ から入力し，ネットワーク越しに見る． 様々な状態情報 様々な小型デバイス 実世界インタフェース編 • • • • Wearable PC Active Badge Pick and Drop Java Ring , Java Card – 特性，ユーザが求めるもの Java Ring • iButton というボタン型のコンピュータ – Java VM が入ったマイクロコンピュータを搭載 • ICカードと同じ機能 – 内部のメモリに情報を記憶 – 暗号キーによるアクセス制限 – CPUが入っているものでは、 プログラムを動かせる。 • Bluedotというインタフェースで読み書き – データの読み書き – プログラムのRead,Writeも可能 Wareable PC • 身につけられるＰＣ(総重量449g) – ヘッドフォンステレオサイズの本体(299g)に ノートパソコンと同等の性能(MMX Pentium233) – マイク・トラックポイント・クリックボタン付きの 手のひらサイズ小型コントローラー、 – マイクロディスプレイとイヤホンを装備したヘッ ドセット • Windows98が動作している • 音声認識ソフトが稼動 こんなかんじ じんが使ってみた感想 •ディスプレイは透明で向こう側も 透けて見えた •だけどみずらかった •マウスはまあまあ使える •パフォーマンスは十分