MS、組込機器向けWindows 7ベースのOSを6月1日より提供開始

　

　Microsoft(MS)は、組込機器の開発・製造業者向けにWindows 7ベースのオペレーティングシステム(OS)である「Windows Embedded Standard 7」を6月1日より提供開始することを発表した。

　マイクロソフト OEM統括本部 OEMエンベデッド本部 シニアマーケティングマネージャの松岡正人氏

　同OSはこれまで「Windows Embedded Standard 2011」と呼ばれていたもので、名称の変更についてマイクロソフト OEM統括本部 OEMエンベデッド本部 シニアマーケティングマネージャの松岡正人氏は、「これまで年号を用いてきており、当初は2011とする予定だった。しかし、2009年に発表したWindows 7が思いのほか好調で、エンベデッドも同様の名称にすることを年末年始で検討、カスタマなどの意見も取り入れて結果として名称の変更が決定された」と説明する。

　Windows 7をベースとしたことで、「例えばこれまで個別に作るしかなかったセンサ用APIなども標準で提供することが可能となるほか、コンポーネント化された各機能を活用シーンに合わせて自由に組み合わせることで、それぞれの機器の特性に応じた構成が可能となる」(松岡氏)といった特長を実現できるようになる。

　Windows Embedded Standard 7はエンタープライズとコンシューマの2つの市場向けに提供されるもので、エンタープライズ向けにはSystem CentorやActive Directory、Windows Azureといった管理ツールなどとの組み合わせた活用や、ユニファイドコミュニケーションとしてネットワーク経由での情報のやり取りの容易化が可能となることから、「これまでITの分野で使われていた技術やコンテンツを容易に組み込みの世界に導入することが出来るようになる」(同)とする。

　エンタープライズ向けとしては、各種の管理ツールなどとの連携によりWindows 7と同OSの共存が社内で可能となったり、USBメモリからのブートなどとの組み合わせた活用などができるようになる

　また、Windows 7がベースとなっていることで、頻繁にアプリケーションを改変したりするようなビジネスにおける開発効率の向上にもつながるという。

　ネットワーク化された(コネクテッド)デバイスの増加により新しいビジネスが生み出されるというのが同社の主張

　一方のコンシューマでは、Xbox LiveEやZune、Windows Live、bingといった各種サービスとつながるデバイスを作ることが容易となる。「日本ではカーナビゲーションの分野が成功している分野。まだまだコンシューマ分野は変化していく市場。変化がもたらす新しいニーズに向けた付加価値をWindows Embedded Standard 7で提供していければ」(同)と日本市場での躍進を狙う。

　各種サービスとの連動によるネットワーク活用デバイスの開発が容易になるという

　また、Windows Media Centorにより、これらの機能をカスタマイズしたSTBなども開発することが可能となる。

　Windows Media Centorを活用したユーザーエクスペリエンスの向上を実現するデバイスも用意に開発することが可能となる

　具体的な日本市場向けの戦略としては、「小売り市場での新しい価値の提供を目指している。特にデジタルサイネージの活用については注力している」(同)としており、コンセプトモデルによる活用提案や講演なども各種展示会などで行っていく予定としている。

　なお、Windows Embeddedは同Standardのほか、Windows Embedded EnterpriseやCEの次世代版である「Windows Embedded Compact」といったクライアント別のプラットフォームが用意されているほか、カテゴリ別のソリューションとして「Windows Embedded POSReady」や「Windows Embedded NavReady」「Windows Embedded Automotive」などが用意されている。この内、Windows Embedded Compact 7とWindows Embedded Automotive 7(開発コードネーム:Motegi)については2010年末までにリリースされる予定としている。

　Windows Embeddedの製品ラインナップ

　Windows Embeddedの製品ロードマップ

ADI、4Aデュアル・チャネル・ゲート・ドライバを発表

　

　Analog Devices(ADI)は、同社のデジタル・アイソレーション技術iCouplerを集積した4Aデュアル・チャネル絶縁ゲートドライバ「ADuM3220」を発表した。すでに提供を開始しており、1,000個受注時の単価は1.84ドルとなっている。

　同製品は、デジタルアイソレーションと4Aゲートドライバを小型の8ピンSOICパッケージに集積、従来の個別部品によるゲート・ドライバ・ソリューションを置き換え、小型DC/DCモジュールの設計において、基板面積を最大70%、ならびにコストを最大30%低減させることが可能だと同社ではコメントしている。

　また、2つの独立の絶縁チャネルを提供するのに加え、3.0Vから5.5Vの入力電源電圧範囲で動作するので、低電圧システムとの互換性も確保できる。各出力は、7Vから18Vで動作させることができ、同期整流DC/DCコンバータ向けの典型的なゲートドライバ電圧をサポートするほか、デフォルトのロジック状態がローになっているため、2つのゲートドライバが同時にオンになるのを防ぎ、高電圧FETに損傷を与える可能性を低減することが可能だ。

　4Aデュアル・チャネル絶縁ゲートドライバ「ADuM3220」のブロック図

　さらに高電圧のレベル変換方法論を採用したゲートドライバと比べて、入力と各出力との間の真の電流アイソレーションというメリットを提供できるため、アイソレーションの障壁を越えた電圧変換と安全な絶縁が可能になる。

村田製作所、電界結合型ワイヤレス電力伝送システムを開発

　

　村田製作所はワイヤレスで電力を供給できる電界結合方式の電力伝送システム「LXWSシリーズ」を開発したことを発表した。同システムを用いると、電源コードなどを介さずとも、充電台に機器を置くだけで充電することが可能となる。

　電界結合型ワイヤレス電力伝送システムの送電イメージと受/送電モジュール

　近年、モバイル機器の普及に伴い、ワイヤレス電力伝送システムの開発が行われているが、開発事例の多い電磁誘導方式では、充電ポイントから少しずれると充電できなくなるという課題があった。そのため、同社では、電界結合型のワイヤレス電力伝送技術を持つTMMSの技術を用いて、ワイヤレス電力伝送システムをTMMSと共同で開発。充電ポイントを気にせず、充電を行うことを可能とした。

　同システムは、TMMSの電力伝送技術に同社の回路設計技術を加え、さらに電極構造を工夫したことで、位置自由度が高く、かつ高効率のワイヤレス電力伝送を実現した。また、1つの充電台で複数種の電子機器への充電が可能なほか、独自の安全制御方法を採用することで、信頼性の高いシステムを実現することに成功している。さらに、伝送部の発熱が少ないため、機器への影響を軽減できるほか、位置自由度が高いため、動くものにも充電が可能となっている。

　加えて、電力伝送のインタフェースとなる電極部を薄く形成できるため、機器への組み込みが容易、かつ充電台の素材としては、透明、フレキシブルな樹脂などさまざまな材質を利用することができ、高いデザイン性を実現することができる。

　伝送電力は1～10W、伝送効率はワイヤレス伝送部のみで90%以上を達成している。外形寸法は送電モジュールが 50mm×25mm×10mm(3W品でのターゲットサイズ)で、受電モジュールが10mm×10mm×1.5 mm(3W品でのターゲットサイズ)となっている。

　サンプルについては個別対応としており、量産ターゲット価格は送、受電モジュール合わせて980円(月産10万個受注時)。2010年秋量産開始を目標としており、月産1万台から開始する予定。

Freescale、センサソリューション「Xtrinsic」を発表

　

　Freescale Semiconductorは、同社のセンサ製品として次世代センサソリューション「Xtrinsic」および、Xtrinsicモーション・センシング・プラットフォームを採用した最初の製品として「MMA9550L」を発表した。同製品は、2010年第3四半期にサンプル出荷を開始する予定で、量産開始は2011年第1四半期を予定している。

　Xtrinsicモーション・センシング・プラットフォームを採用した「MMA9550L」

　同ソリューションは、高性能センサ機能、演算処理、およびカスタマイズ可能なソフトウェアを適切に組み合わせることで、差別化された多機能のセンサ・アプリケーションを開発できるように設計されており、自動制御機能が内蔵されていることから、今までホスト・プロセッサが行っていた複雑な演算を処理することが可能だ。

　また、MMA9550Lは、多数のセンサ入力を管理し、システム・レベルの合理的な決定をアプリケーションの範囲内で実行することが可能な製品。3軸加速度センサの機能をプログラマブルなマイクロコントローラとオンチップ・メモリで拡張し、先進のモーション・センシング性能を実現することが可能。

　3mm×3mm×1mmのパッケージ、14ビットの解像度、低ノイズ、さらに低消費電力をはじめとする携帯電話や民生用アプリケーションに不可欠の特性を兼ね備えた構成変更の可能なセンサ用ディシジョン・エンジンであり、最大12個の入力がセンシング・ハブによりシームレスに統合され、ハブはIICまたはSPIの設定が可能なスレーブ・ポートと連動して、較正、補正、およびセンサの機能に伴うシステム・アプリケーション・プロセッサの負荷を解消することが可能となっている。

　また同社は、Xtrinsicポートフォリオの1つとして次世代マイクロコントローラ用のタッチ・センサ・ソリューション「Xtrinsicタッチ・センシング・ソフトウェア・スイート2.0」も発表している。これは、8ビット、または32ビット・マイクロコントローラに費用対効果の高いタッチ・センサ機能を提供するもので、2010年7月中旬より出荷を開始する予定となっている。

東工大の次世代スパコン「TSUBAME2.0」の全貌が明らかに -ソフトウェア編

　

　ピーク2.4PFlopsと国内では断トツの性能となるTSUBAME2.0であるが、TSUBAME2.0はGPGPUでピークFlopsをかさ上げした単なるLINPACKマシンではない。

　TSUBAME2.0の巣となる東工大GSIC

　TSUBAMEの生みの親である松岡教授

OSはLinux＋XenがベースだがWindows HPCサーバも利用可能

　計算ノードのOSはSUSEのSLES 11の上にXenを載せるという構成が標準となる。この仮想マシン上でCent OSやMicrosoftのWindows HPCサーバを動かすことができる。また、Windows HPCサーバのユーザが多ければ、コンフィギュレータが一定数のノードでWindows HPCサーバをコールドブートして、仮想化のオーバヘッドを省くこともできるようになるという。

　そして、アプリケーションの実行環境としては、OpenMPIによるMPI分散処理が基本であるが、他のMPIもサポートするという。したがって、並列処理を行うスパコン用のプログラムとしては、まず、MPIで処理を計算ノードに分散し、各計算ノードでは、演算負荷の高い部分はGPGPUのSingle Instruction-stream Multiple Data-stream(SIMT)モデルで並列処理を行うことになる。

GPGPUのプログラミング

　GPGPUのプログラミング環境としては、一番、環境の整備されているNVIDIAのCUDAがメインとなるが、GPGPUプログラミングになじみの薄いユーザも多いので、Portland Group(PGI)のPGI FORTRANも提供するという。また、大学のセンターでは幅広いユーザをサポートする必要があるので、OpenCL環境も提供するという。

　CUDAでは同じ命令列の多数のスレッドを並列に実行するSIMTモデルで実行を行い、1～3次元のスレッド配列をスレッドブロック、そしてスレッドブロックの1～2次元の配列をグリッドと呼んでいる。そしてCPU側のプログラムからは、このグリッド単位でGPGPUに実行を指示する。その際、1個のスレッドブロックは1個のStreaming Multiprocessor(SM)で実行される。M2050ボードに使われているFermi GPGPUの場合、1チップに14個のSMが集積されており、同時に14個のスレッドブロックを実行することができる。

　TSUBAM2.0の計算ノードは3枚のM2050ボードを搭載しているので52個のSMがあることになる。CUDAの1つのグリッドに含まれるスレッドブロックを3枚のM2050のSMに割り振ることはでき、1つのホストプログラムから3枚のM2050ボードを動かすことはできるのであるが、3枚のボードのデバイスメモリは別々であるので、別ボードに割り当てられたスレッドブロックのスレッド間では共通メモリを使ったデータの参照ができない。

　一方、同じボードに割り当てられたスレッドブロックのスレッド間では、従来通り、データの参照が可能であり、プログラミング上、区別が必要となる。このため、CPU側でそれぞれのGPGPUを動かすプロセスを走らせる方が分かり易いのではないかと思われる。このようにしても、Westmere-EP CPU2個で合計12コアもあるので、各GPGPUの制御のために1コアずつ割り当てたとしても問題にはならないであろう。

　3枚のボードはPCI Express 2.0で接続されており、同じアドレス空間上に存在するので、ハードウェアとしてはGPGPUとGPGPUのデバイスメモリ間でDMA転送を行うことが可能であるが、そのようなデバイスドライバは存在せず、現状ではGPGPUから一旦、CPUのホストメモリに転送し、改めて別のGPGPUのデバイスメモリに転送するという手順が必要となってしまう。

　SIMTモデルでプログラムを作ればGPGPUを有効に利用することができるのであるが、すべてのユーザがこのようなプログラムを作ってくれるとは限らない。現在のTSUBAME1.2でどの程度、GPGPUが利用されているかを聞いたところ、Job数では全体の数%程度とのことであった。Job数のカウントではCPUをチョコっと使うJobも、多数のGPGPUを長時間使うJobも1個に数えてしまうので正確な測定とは言えないが、それでも、まだ、GSICセンターではGPUを使いこなしているユーザは少数で、これを増やさないとTSUBAME2.0の4224枚のM2050ボードが泣いてしまう。

GPGPUの性能を引き出す

　東京工業大学(東工大)はTSUBAME1.0でClearSpeedの浮動小数点演算アクセラレータを付け、TSUBAME1.2でNVIDIAのTesla 10 GPGPUを増設し、アクセラレータを効率的に使う研究開発を行ってきている。

　東工大の青木教授のグループは、気象庁が次期気象モデルとして開発しているASUCAプログラムをGPGPU向けにチューニングを行いTSUBAME1.2で約15TFlopsと地球シミュレータと同等の性能を達成し、TSUBAME2.0では150TFlopsを達成できると見込んでいる。気象コードは、水分が水蒸気、雲粒、雨滴などと変わると支配方程式が変わり、重力多体問題や第一原理計算に比べるとピーク性能に対する実効性能が出ないコードで、Jaguarで気象の標準的なコードであるWRF(Weather Research and Forecasting)を実行した場合、50PFlopsしか出ないという。プログラムが違うので正確な比較ではないが、GPGPUで実行するのが難しいと思われる気象コードでJaguarを3倍上回る性能というのは大したものである。

　もっとも、このアルゴリズムのチューニングには東工大の青木教授のグループと気象庁が協力して1年掛かったとのことであり、単にASUCAのコードをCUDAコンパイラでリコンパイルすれば済むという話ではない。しかし、気象コードでも頑張れば性能が出るということは、GPGPUは一部のアルゴリズムだけではなく、かなり広範な問題に対してもやり方によっては高い性能が出せるという可能性を実証したものと言える。現在は、熟練したプログラマが工夫をする必要があるとしても、経験が蓄積されてくれば自動化が進むのがコンピュータの歴史で、その点で、新しい計算装置であるGPGPUを使いこなすという東工大のチャレンジに期待したい。