計算機応用技術：組込み制御と通信組込み機器の制御用（マイクロ）コンピュータ通信機器の制御用（マイクロ）コンピュータパソコンとはどこが違うかソフトウェアの開発環境と実行環境開発環境＝実行環境パソコンを含む汎用機開発環境 ≠ 実行環境組込み機器などの民生品通信機器通信機器＆組込み制御機器＝携帯電話アナログ方式通話が中心自動車電話ディジタル方式 CDMA方式通話＋低速データ通信携帯電話（含むPHS）利点）電子技術の進歩により端末が小型化．徐々に携帯可能．PHS（ディジタル式家庭用コードレス電話機の子機として開発．PHS20ミリワット）と比較しても，電波の出力が強く（携帯200∼800ミリワット），利用可能な地区も広い．欠点）利用者に対して周波数の割り当てが少なく，特に人通りの多い都市部の大きな鉄道駅の周辺や繁華街では，通話用のチャンネルがひっ迫（輻輳）するなど，圧縮量の増加により音質劣化の欠点有り． CDMA（Code Division Multiple Access）方式：符号分割多重アクセス方式．携帯電話で扱える電波の幅を拡大し，多量データ送受信の効率化を実現携帯電話の進化草創期デジタル携帯電話デジタル自動車電話音声と高速データ通信 (∼384kbps) デジタル携帯電話 Java搭載第３第３世代世代通話・通信（計算機）の高度な融合円熟期 2000 年代音声と低速データ通信 (∼64kbps） AMPS（北米）ﾓﾄﾛｰﾗ） TACS（など HiCap （NTT） PDC （NTT）欧州） GSM（ PHS iモードなど第２第２..５５世代世代成熟期 1990 年代アナログ携帯電話アナログ自動車電話第２第２世代世代成長期 1980 年代音声通信中心第１第１世代世代超高速データ通信 (∼2 Mbps) 第４第４世代世代画像・広帯域サービスを含む次世代携帯電話 cdmaOne（KDDI） iアプリなど IMT-2000標準規格 W-CDMA（DoCoMo） CDMA2000（Qualcomm）通信速度＆音質の向上，国際ローミング， USIMカードの採用第3世代では２つの通信方式が世界規模で競合 W‐CDMA CDMA2000 (日欧方式) (北米方式) NTTドコモとノキア，エリクソンなど，欧州メーカーが推奨．日本では NTTドコモとＪ-フォンが採用．モトローラ，クアルコムなど，米国のメーカーが推奨．日本ではＫＤＤＩが採用．ＶＳ NTT ドコモ NTTドコモ Jフォン J-フォン JJスカイスカイ互換性 (2002 年より)) (2002年より互換性がないＫＫＤＤＤＤＩＩ「 au 「」 au」 EZweb EZweb KDD,DDI,IDO, ツーカー KDD,DDI,IDO,ツーカーがが2000 年10 月合併 2000年 10月合併あり同じCDMA技術を使用しているので両方向に対応するデュアル端末の開発は容易国際ローミングサービスは実現可能競合する２つの方式の長所・短所について W-CDMA方式長所―GSMの発展型であるため，国際ローミングという点で有利（国内でも最大手のドコモが採用）短所―基地局の交換で設備投資のコストが増大する CDMA2000方式長所―既存の無線システムが使えるため，通信料金に反映できる短所―国際ローミングという点で劣る・日本が実験場の可能性？最も早く導入されるため・真の勝者の条件は？如何にしてコンテンツを充実させ，顧客を惹きつけるか！第２世代（含む第２．５世代）と第３世代との共存 ◆第３世代携帯電話は高機能ながら，現時点ではコスト高．必ずしも多くのユーザには不必要 ◆第２世代でも十分なユーザも少なくない第２世代から第３世代への移行はゆるやか ◆サービスの向上は諸技術（ハード＋ソフト）の統合が必須 ◆第２世代と第３世代が混在する時期には，特に，どちらの携帯電話にでも対応するサービスの提供が不可欠では，どのような技術でこのようなサービスを提供するか？ Windows PCの場合携帯電話の場合通信やサービスの規格ｂｙ通信事業社 CPU 電話機の製作ｂｙメーカ各社メモリ Disk Windows or Linux マザーボードハードウェア（およびソフトウェア）の規格が統一されており，部品を揃えればPCは組み立て可能専用画面，特殊キーボード，極小のメモリやCPU（ほとんど非市販品）極限の小型化，消費電力の抑制，強度の確保，安価で高性能しかも製品サイクルが短い！ Java（特にプログラミング）に関する基礎知識について（必要ならば説明するが，あまり時間を要するようであれば，受講生各自に一任） TM Java の目指す応用分野（Computing, Communication, Control） J2SE CLDC CDC J2ME 技術用語の説明(1) • J2SE： Java2 Platformの標準仕様（Standard Edition）主としてパソコン向けのJavaの仕様 • J2ME：Java2 Platformの組込み仕様（MicroEdition）主として家電製品向けのJavaの仕様（CDC＋CLDCから成る） • CDC：Connected Device Configuration ネットワークに接続された機器向けのJava リッチな家電製品向けの仮想マシン構成 J2SE とほぼ同程度，GUIなどに制約があり，扱うメモリも小さい • CLDC：Connected Limited Device Configuration ネットワークに接続された制約のある機器向けのJava 軽微な家電，特に携帯電話向けの仮想マシン構成 J2SE やJ2ME/CDCから削られた機能も多い（メモリも２５６KB程度で動作可能） TM Java の実行環境（仮想マシンとライブラリ）ライブラリ仮想マシン（VM) メモリサイズ・機能 J2EE J2SE J2ME CDC CLDC Personal Profile Car Profile ICカード向け JavaCard DoJa MIDP HotSpot JVM CVM TM KVM Java 仮想マシンの種類 CardVM 技術用語の説明(2) • J2EE：Java2 Platformの企業向け仕様（ Enterprise Edition）主としてサーバ向けのJavaのための仕様 • HotSpot：J2EE Platformのための仮想マシン Java言語で開発されたアプリケーションソフトを高速に動作させる技術． Java言語で作成されたプログラムは，「バイトコード」と呼ばれるOSやハードウェアに Java仮想マシン」(JVM)と呼ばれる依存しない中間形式に変換され、実行時には「ソフトウェアが，そのコンピュータで実行可能な形式(ネイティブコード)に変換しながら実行する．このため，はじめからそのプラットフォームで実行可能なプログラムを生成するC言語など他の言語に比べて，仮想マシンによる変換にかかる手間の分だけ，性能が劣ってしまう可能性あり． HotSpotはJava仮想マシンに内蔵された機構で，バイトコードのうち，実行に時間のかかる繰り返し処理などの部分を，実行前にあらかじめネイティブコードに変換しておくことにより，C言語などで開発されたプログラムとほとんど変わらない実行速度を実現する技術である． Javaの生みの親であるSun Microsystems社が，1997年にLongView Technologies社を買収して取得した技術で，1999年に実際の製品としてリリースされた． CDCとCLDCとの機能比較 CDCの仕様 CLDCの仕様 CPU性能３２ビットCPU １６ビットor３２ビットCPU 実装メモリ２MB∼４MB程度１６０KB∼５１２KB程度仮想機械 CVM KVM 仮想機械の J2SEにかなり近い性能 J2SEと比較すると制約あり（例えば） • 浮動小数点機能がなし • Javaバイトコードの正当性検証機能がVMの外へ移動するよう設計 • SserialzationやRMIが省略ライブラリ PC向けのサブセットごく基本的なライブラリのみ開発環境 J2SDKを使用 J2SDKを使用（ +J2ME Wireless Toolkit） RMI: Remote Method Invocation，ネットワーク経由でのクラス遠隔実行機能技術用語の説明(3) • CVM：J2ME CDC/Personal Profile準拠のJava実行環境 J2SE の仮想マシン（JVM）とほぼ同程度の機能を提供電力やCPU性能＋実装めもりに余裕のある機器向き：高機能家電，高機能 PDA，自動車の制御部など将来的には高機能携帯電話には搭載される可能性あり • KVM ：J2MEのコア KVM の名前はそのサイズが数 10K バイトの単位であることに由来． KVM は合計メモリーが数 100K バイト程度の16/32 ビットRISC/CISC マイクロコントローラに適．一般にデジタル携帯電話や小型の POS 端末などに使用（現在，ほぼ総ての携帯電話がKVMを搭載しており，現状ではCVMは敬遠されている）どちらも，SUNが提供する標準実装のVM．但し，他社が仕様に従って，別の仮想マシンを開発することは可能である．しかし，この場合互換性のチェックを経る必要ありコンフィグレーション（Configuration）とプロファイル（Profile） Profile J2SE ライブラリ CDC ライブラリ CVM CLDC ライブラリ KVM Configuration JVM J2SE CDC CLDC 技術用語の説明(4) コンフィグレーション：ン仮想機械の仕様＋基本的なクラスライブラリの仕様プロファイル：プロファイルコンフィグレーションの機能を拡張するためのクラスライブラリの仕様クラスライブラリ： Javaではクラスを開発者以外でも利用できるようにすることが重要．そのため，様々なプログラムからクラスを利用できるにする仕組みが必要．ｉｍｐｏｒｔ文を使うと他のプログラムからクラスを呼び出すことが可能．複数のクラスからプログラムを構成し，相互に利用し合うようにするため，まとまった機能を有するクラスを集約して特定のフォルダに整理し，どのプログラムからでも，一定の手続きで呼び出せれる仕組みをＪａｖａは提供．こうして整理されたクラス群をクラスライブラリと呼ぶ．コンフィグレーションとプロファイルの具体的説明ＣＤＣというコンフィグレーションを使用して，ディジタルテレビ（のある機能）を設計する場合を考える．Ｊａｖａとしての基本的機能は既にＣＤＣに入っているので，それにディジタルテレビ専用の機能追加を図ることになる．一般に，追加機能は，既に業界標準で規定されており，メーカが独自に定めると，Ｊａｖａアプリの流通が阻害され，ユーザの利便性が低下する．しかも，独自方式では開発コスト自体が高騰し，メリットは少ない．そこで，業界で話し合い，ディジタルテレビのための標準機能を先に定め，それを基に，「ディジタルテレビ・プロファイル」のためのＪａｖａライブラリ規格を定める．その結果，ディジタルテレビ用のＪａｖａプログラム（アプリ）はメーカが異なっても同じものが動作する．それを利用すれば，放送局などが，テレビのメーカを意識せず，プログラムを配布することが可能となる．何故，コンフィグレーションとプロファイルという２つの概念が必要となるか？ディジタルテレビ用プログラム群（相互に互換性あり）ディジタルテレビ用プロファイル Prog(A) Prog(B) Prog(C) PDA用プログラム群（相互に互換性あり） Prog(K) Prog(L) PDA用プロファイル Foundation Profile Configuration 例）J2ME/CDCの仮想機械３社３様のハードウェア開発するハードウェアに対応したコンフィグレーションの採用同じプロファイルを持つ製品間でプログラムの共有を実現メーカの設計・開発するハードウェアを敢えて統一しなくても，Javaを活用することで，全く異なるCPUやメモリ，そしてOS環境で，同じプログラムを流通させることが可能ｉモード対応Javaプログラム（ｉアプリ）ｉモード対応 Java専用 Profile KDDI拡張 J-SkyJava ezplus クラスライブＶアプリラリ JSCL ＭＩＤＰ Configuration J2ME/CLDCの仮想機械＋基本クラスライブラリ技術用語の説明(5) MIDP：Mobile Information Device Profile 移動情報端末用プロファイル．CLDCをコンフィグレーションに採用した機器を前提としたプロファイル．小さな画面，テンキー程度のキーボードを有する機械を対象．携帯電話を中心としたプログラムを異なるハードウェアのマシンで共通化できるように考えらる． JSCL：J-Phone Specific Class Library J-Phone（現，Vodafone）専用のクラスライブラリｉモード対応のJavaの構成図ｉアプリの動作環境（ネットワーク環境）について TM DocomoやVodafone でのJava アプリ開発のための環境開発実行環境（コンパイラやインタープリタJavaVM）エミュレータ環境（Javaアプリのエミュレーション）