組込みシステム開発時の基本要素の選定・設計・評価について

組込みシステムの要求定義は，対象となる製品によって多種多様である。それらの要求定義に対応するために，要求を分析して的確な機能要件・非機能要件を定義し，それらの要件に適合する基本要素（以下，基盤という）を選定する必要がある。選定の対象として組込みシステムの基盤には，CPU，OS，ネットワークなどがある。さらに，可用性・信頼性の要件の場合には，組込みシステムの二重化などのシステム構成も含まれる。

組込みシステムの開発時には，まず，採用する基盤の検討を実施する。次に要件と基盤との整合性を吟味し，その結果から基盤を補完する。例えば，省電力対応に特化した CPU では，I/O 処理を，割込み処理・ポーリング処理などのハードウェアとソフトウェア間でトレードオフしながらコストにも鑑みて，全体の設計を検討する。

要件及びその要件に対応するための基盤の選定の例を次に示す。

例 1：コンパクトな筐体で，かつ，バッテリーでの稼働が必須の要件の場合
稼働時間はバッテリー容量にも依存するので，低消費電力の組込みシステムの設計に留意する必要がある。さらに，CPU の性能に留意して実行モード・休止モードの比率などで消費電力に鑑みてバッテリーなどを選定する必要がある。

例 2：車載端末に地図情報などを蓄えて，操作の要求に対して瞬時にデータを抽出でき，電源の瞬停などへの対応が要求される要件の場合
GUI をサポートしている OS，及び電源断回復機能が具備された組込みシステム用データベースなどを選定する必要がある。

例 3：医療機器，防災などで可用性・信頼性が要求される要件の場合
デュプレックスシステム構成で構築するケースがある。その際，両システム間における適切なインタフェースなどを選定する必要がある。

例 4：産業機械用の制御システムで，中長期的な供給が求められる要件の場合
中長期に入手可能で，かつ，IP コアを含めた汎用的な CPU の選定，及び汎用的なインタフェースのユニットなどを選定する必要がある。

組込みシステムの開発時には，与えられた要求を分析し，定義した機能要件・非機能要件それぞれに適合する基盤を選定することが重要である。加えてコストに鑑み，ハードウェア開発部門とソフトウェア開発部門でトレードオフを協議しながら設計することも重要である。

あなたの経験と考えに基づいて，設問ア～ウに従って解答せよ。なお，解答欄には，文章に加えて，図・表を記載してもよい。