ハードウェア

要点と定義

ハードウェアには、論理回路、半導体素子、組込みシステムの構成部品などが含まれる。論理回路は、入力の組合せに応じて出力が決まる組合せ論理回路と、状態を保持する順序論理回路に分類される。 ANDはすべての入力が1のときに1を出力し、ORは少なくとも一つの入力が1のときに1を出力する。XORは入力が異なるときに1を出力する。1桁の2進加算では、桁上がりはAND、和の下位桁はXORで表せる。 SoCは、コンピュータシステムの機能を一つの半導体チップに集積したLSIである。D/Aコンバータはデジタル値をアナログ量に変換する。組込みシステムでは、マイクロプロセッサ、メモリ、センサー、アクチュエーター、電源回路などが役割を分担する。

適用条件と例

ウォッチドッグタイマは、ソフトウェアが正常に動作している間に一定間隔でクリアする。クリアが設定時間内に行われない場合、システム異常と判断してリセットなどを行う。エネルギーハーベスティングは、光、熱、振動、押す力などの周囲のエネルギーを電力に変換して利用する技術であり、押す力で発電するスイッチが例となる。パッシブ方式のRFタグは、リーダライタの電波から電力を得て動作し、その電力で応答する。D/A変換では、デジタル値を電圧に対応付ける。例えば、1カウント当たりの変化が10ミリV、ゼロ入力時が0ミリVなら、16進数82（10進数130）の出力は1,300ミリVとなる。1桁の2進加算回路では、桁上がりはAND、和の下位桁はXORで求める。ポートの特定ビットを1にし、ほかのビットを維持するには、読み出した値と対象ビットだけを1にしたマスクとの論理和を用いる。SoCは、システムに必要な機能を一つのLSIに集積したものである。

ウォッチドッグタイマは、システムが正常に動作している間、ソフトウェアが一定間隔でタイマをクリアする仕組みである。設定時間内にクリアされない場合はシステム異常と判断し、リセットや終了などの処置を行う。

エネルギーハーベスティングは、周囲に存在する光、熱、振動、機械的な力などを電力に変換して利用する。押す力を電力に変換して機器を動作させる仕組みは、この技術の適用例である。

D/A変換器の出力は、デジタル入力値に対応する電圧として求める。16進数82は10進数で130であり、1カウント当たり10ミリV、ゼロ入力時の出力が0ミリVなら、130×10＝1,300ミリVとなる。

パッシブ方式のRFタグは内蔵電池を使わず、リーダライタからの電波をアンテナで受けて動作電力を得る。その電力を用いて通信する。