@kaizen_nagoya(Dr. Kiyoshi Ogawa)

ハードウェア, IoT

Last updated at 2025-07-13Posted at 2025-06-22

ハードウェア

CPU

4bit, 8bit, 16bit, 32bit, 64bitおよびGPU中心処理などの種類がある。
4bit CPUでは、ハードウェア設計がほとんどで、ソフトウェアは論理的な制御部分を担当する。

1bit CPU

1bit CPU 状態機械から始めるplantUML
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/b6530dc4ab6ddf0815d6

2bit CPU

2bit 計算機を設計する. 仮説(213)
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/c0285c8ad5b45f512328

4bit CPU

CPU リモコンで、各国語対応（処理・表示）したり、各国時間に調整したり、温度・気圧対応、文化依存設定などを担当するかもしれない。各国語対応、各国時間対応、温度・気圧対応、文化依存設定は、ハードウェアで実現することもあり、すべてがソフトウェアで行うとは限らない。

8bit CPU

では、POSIX OSは普及しておあらず、ベアメタル処理、BASIC処理、CP/MなどのOS対応になる。
8bit CPUのC言語は、16bit Registerを持つCPUでは容易に実現し、Subsetも存在する。

BDS C
https://www.bdsoft.com/resources/bdsc.html

16bit CPU

当初C言語、UNIXの開発を行っており、ほとんどの16bit CPUで、C言語またはUNIXなどのPOSIX系OSが動作する。

WATCOM C Compilerは、1990年頃には、C言語標準に最も準拠した16bit CPU Cコンパイラとして、C言語のアプリの互換性確認に用いることがあった。
https://winworldpc.com/product/watcom-c-c/70

その後、Open WATCOM C Compilerとして16bit CPUでの挙動確認のために幅広く利用している。
https://github.com/open-watcom/open-watcom-v2

32bit CPU

GNU C Compiler/Gnu Compiler Collection(GCC)は、オープンソースのCコンパイラとして、32bit Intel CPUでの最適化が商用コンパイラと並ぶようになり、急速に用いるようになり、Open Sourceの活動の拠点となった。
https://gcc.gnu.org

64bit CPU

C言語仕様が、64bit CPUへの拡張を実現しておらず、Cの精神に基づいた拡張は続けている。
一つの解決策として、32bit C言語、64bit C言語という2つのC言語仕様に分けるという考え方がある。
32bit C言語は、16bit C言語をひきずっており、そのまま再規定するか、ARMのように16bit CPUがないシリーズを想定した32bit 限定の仕様にするかでの合意が取れるかどうかがわかっていない。

GPU拡張を64bit C言語にだけ適用するという方針で合意できれば、可能性がないわけではないかもしれない。

GPU

GPUの処理は、並列FORTRANのライブラリを利用した並列Cコンパイラなどを利用したり、GPUに適したライブラリを用意した言語をもhc位いることがある。

Ethernet/Wi-Fi

Ethernet/Wi-Fiは、IEEE802委員会で標準化しており、継ぎ目ない(seamless)接続が可能である。
RPC(remote procedure call)のようなAUTOSARでも指向している仕組みなど、POSIX OS以外でも幅広く適用している。

USB

USB-Cは、逆挿がなく、とても便利。
操作の際の無駄時間が省略できるだけで十分嬉しい。

bluetooth

IEEE 802.15は、一時的な仕様。
原則BlueToothSIGで仕様を決めている感じ。

GPS

博論はPHSで実験した。柏村審査会の前日から大学に泊まり込み、GPSでの測定を行った。
PHSと同じように、測定プログラムを下記、遅延差が測定できた。
「PHSでしか成り立たない現象ですか？」
という質問に対して、
「GPSでも同様です。」
って答えられるようにしておいた。
「PHSでは時代遅れで、最新の通信プロトコルではどうですか？」
という質問への回答としても準備。

前日、徹夜でプログラム書いてて寝ていない状態での発表が、プログラマらしい迫力があったのか、該当する質問はなかった。
教授会では最高得票だったらしい。主席卒業？

HDMI

画面を表示するのに、Display Portの種類がいろいろ提唱された。
Raspberry PIが対応しているHDMIが圧倒的なシェアをとっているかもしれない。

Raspberry PI

Raspberry PIは、各種ハードウェアの基本機能を試すのによい基盤である。
標準でPythonを同梱したOSを提供していることも特筆できるかもしれない。

Raspberrpy PI(0) 記事見直し
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/b242287666c453a3d5d7

Raspberry PI 再出発 5でっていう
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/70c2e3da6c8c815dc3ac

FPGA

自動車業界でBMWがいち早く商用車にFPGAを搭載したらしい。
日本の部品メーカが、Watchdogの試作をVerilog HDLで行おうとした。
コンパイルエラーをとることと、STARC RTL 設計スタイルガイドにもとづいた警告への対応を指導した。

RTL設計スタイルガイド Verilog HDL編(System Verilog対応版）coding(73)
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/4c02f1575db1f28310a7

IoT(Internet of Things)

IoTには、ハードウェア側面と、ソフトウェア側面がある。

ハードウェア側面には、Raspberry PIのようなPOSIX互換OSであるLinuxを搭載するシステムと、
C言語のFreeStanding環境のみのベアメタル、POSIX非互換のRealTime OSを搭載するシステムがある。

Ethernet/Wi-Fi, USB, Bluetoothは、Raspberry PIについては、前章で紹介している。

.net micro framework

Microsoftとの歴史　Basicに始まり、Cコンパイラ、Windows95、Git(9)hubまで
https://qiita.com/kaizen_nagoya/items/d7c0cc257e99de0573cf

各種無線

Wi-Fi, bluetooth以外の各種無線はいくつかは試用した。
両方を凌駕する無線にはまだ出会っていない。