タイミング解析ツール

veltronix

Luxoft社の提供するタイミング解析ツールは、組込みコントローラ、ネットワークなどに最も効果的なタイミング解析が可能です。初期設計の段階からシステムパフォーマンスを予測、最適化し、タイミングが正しくなることを検証することによって、費用対効果を高め、安全性と信頼性の高い組込みリアルタイムシステムを構築することができます。

本製品は、ECU、車載ネットワークなどのタイミング解析を形式的手法で行うタイミング解析ツールと、通信バスやECUのタイミング解析状況をグラフィカルに表示するトレースデータ解析ツールがあり、ユーザの目的に合わせた4つの製品から構成されています。


[ タイミング解析ツールの製品構成 ]

  • ECUのタスク解析をしたい
    …………………… SymTA/S ECU
  • CANなどのネットワーク解析をしたい
    ……… SymTA/S Network
  • Ethernetなどのネットワーク解析をしたい
  • 実システムの現状解析とモデル化をしたい


SymTA/SとTraceAnalyzerは、ツール連携が可能となっており、共通のEclipseベースのGUI上で、タイミング設計・検証のための適切な抽象化レベルで効率的かつ一貫性のあるタイミング予測を行うことができます。


タイミング解析の特長

時間に関する情報をモデル化

Green Hills Probeは、数千種類のプロセッサで、トレースポートを広範囲にサポートします。

RTOSの識別

Rモデルが抽象化・単純化されており、仮想的なパラメータ指定も可能

  • 適切な計算アルゴリズムの採用による高速な解析

解析結果の1つがWCRT(Worst Case Response Time)

  • タスク・フレームのActivate要求発行からTerminateまでの時間
  • 他の要因により処理が中断された場合、その中断時間も含む
  • 処理にデッドラインが設定されている場合の対象への判定

実測・シミュレーションによる最悪値が、WCRTと一致するとは限らない



WCRTが悲観的過ぎる可能性

  • モデル改善による正確さの向上
  • 分布解析を併用することによる判断材料の追加

シミュレーションではなく、数学的な形式手法による解析

  • 高速な解析
  • PUモデルや実プログラムが不要
  • シミュレーションでは得られない理論的な最悪値(WCRT)の把握
  • イベントドリブンタスクも解析対象
  • オフセット最適化が適用可能

車載システムの初期設計段階からタイミング検証が可能

  • ソフトウェア実装より前の設計段階での検証で利用可能
  • 実装後の検証でも、既存手法とは異なる観点で利用可能

ワーストケース解析だけでなく、分布解析も可能

  • WCRT以外にも様々な結果を生成
  • タスクやメッセージのスケジューリング最適化
  • CPUやバスのリソース限界値を数学的に把握
  • 複数タスクやバスを経由するパスに対するEnd-To-End遅延解析
  • CPUやバスの負荷率
  • ガントチャートを含むレポート作成

Pythonスクリプトによる広範なカスタマイズ

SymTA/S ECU

SymTA/S ECUは、形式手法を用いてタスクのWCRT(Worst Case Response Time)を解析します。例えば、3個以上のタスクのWCRT解析を行うと、

  • 右の例では、3つのタスクの同時アクティベートが不可能
  • 解析対象をタスク1としたとき、タスク1とタスク3は同時アクティベート可能で、タスク2のアクティベート可能なタイミングは2パターン

・周期の最小公倍数で同じパターンを繰り返す
・最小公倍数が大きいほど、アクティベート可能なタイミングが増加
・すべてのパターンについて応答時間を計算し、最大のものがWCRT

周期 オフセット
タスク3 1ms 0ms
タスク2 10ms 3ms
タスク1 20ms 6ms

サポートされる解析

  • ワーストケース・スケジューリング解析
    ・テストカバレッジとは異なる信頼性の高いタイミング解析
  • 分布解析
    ・タイミングに関する統計とデッドライン違反の確率
  • シナリオ解析
    ・特定の入力シーケンスと既存トレースに基づくタイミング解析

SymTA/S Network

SymTA/S Networkは、形式手法を用いて、CANネットワークなどのタイミングを解析します。

  • CANフレーム応答時間の計算
    ・他のECUから送信されるフレームの送信タイミングと同じタイミングで送信される前提
    ・すべての場合について計算を試みる
     他より送信時間が短いことが明確になった時点で計算を終了
    ・もっとも送信時間が長いものをWCRTとする
  • コードを視覚化し素早く理解、デバッグと性能チューニングが可能
  • 再現の難しい問題をつかまえ再現することでデバッグサイクルを高速化
  • 実行、ブレークポイントの設定、プログラム実行順序を合わせながらデータを逆再生

サポートされる解析

  • ワーストケース・スケジューリング解析
    ・テストカバレッジとは異なる信頼性の高いタイミング解析
  • 分布解析
    ・タイミングに関する統計とデッドライン違反の確率
  • シナリオ解析
    ・特定の入力シーケンスと既存トレースに基づくタイミング解析

Symta Ethernet

Symta Ethernetは、車載Ethernetネットワーク用にSymTA/Sのイーサネット機能を合理化された専用の高性能ツールに進化させています。

  • 簡素化したEthernetネットワーク・デザイン、使いやすいワークフローによる仕様設定
    ・Import:標準及びカスタム・フォーマットからの要求に沿ったモデル生成
    ・アーキテクチャのレビュー:トポロジ・グラフ、通信内容の定義テーブル、スイッチ・パラメータ、一貫性チェックなど
  •   
  • 形式的シミュレーションと分析の組合せを使用した解析
  • 管理しやすくカスタム可能な表示(レポート)で主要な指標を表示
  • システムの最適化:修正、再解析、迅速な「what-if」解析


サポートされる解析

  • 分布解析
    ・UDP
    ・TCP
     フロー・コントロール
     輻輳制御(New Reno方式)
     遅延確認(Delayed acknowledgement)
     再送信
    ・VLAN(現状は非公式、解析上は無視される)
    ・Multicast/Broadcast
    ・ワイブル又は、画一的Ethernetメッセージ・ペイロード・サイズの分布
    ・IPv4 & IPv6
    ・Switch バッファ & 結果として生じるフレーム・ドロップ
    ・AVB シェーピング
    ・解析
     ポート負荷
     応答時間
     バッファ使用頻度
     MAC フレーム・ドロップ比率

 

  • ワーストケース解析
    ・VB シェーピング
    ・UDP
    ・IPv4 & IPv6
    ・解析
     ポート負荷
     メッセージ・データ速度
     応答時間
     バッファ使用頻度

TraceAnalyzer

TraceAnalyzerは、コントローラやバスのタイミングを可視化・解析し、タイミング問題の原因を発見します。また、SymTA/Sで利用できるタイミングモデルを作成することが可能です。

トレースの可視化・解析

  • スケジューリングのガントチャートで、アクティベーション、タスク実行、関数と割込み、プリエンプション、ブロック、同期、待機などを表示
  • 割込パターンやバースト解析を含む、主要なタイミング特性の抽出
  • デッドライン違反の表示
  • データ損失や同一データの複数読出しなど、データフローの可視化
  • 負荷解析(全体、および一定期間)
  • 統計的トレース解析(分散)
  • トレースデータのエラー検出、および補正
  • OSのステートを直接トレースできない場合は、プリエンプションを自動挿入
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