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エンベデッドシステムスペシャリスト午後学習内容まとめ

来週日曜日に行われるエンベデッドシステムスペシャリストの午後問題に
ついて自分なりにまとめてみた。

個人が書いたまとめなので、読みにくい部分も多いと思うが、あまり種類
がないエンベデッドシステムスペシャリストのどの参考書よりも要点はまと
めたつもりである。

受験される方にとって、ちょっとでも参考になれば幸いである。

■センサ(入力)

 ・存在確認のセンサ

  (位置センサ、水位センサ、人感センサ、0度センサなど言い方はまちまち)

  →装置、被計測物体の位置関係はあやふやなに捉えないこと。

   20年午後2の診察券リーダ、20年午後1の書籍振分けシステム、21年午後2

   の車両とセンサの位置関係と78年前に頻出。

 ・加速度センサ

  →重力加速度は常に発生していることに注意(24年秋応用情報)

 ・GPS

  →地球の緯度経度に対する角度あたりの距離はそれぞれ異なる。

   (25年午後12。問題文を読めばわかる内容だが知識として知っておくと良い)

 ・温度がパラメタになっている

  →温度は時間経過により変わり一定ではない。再計算する必要があるか確認。

   (25年午後22設問2)

 ・エンコーダ

  →動作を指示するタスクと、実際に動作の状況をエンコーダで計測するタスク

   から正常か異常かを判断できる。(24年午後22設問3)

 ・量の計測方法

  →1パルスあたりの量とパルス数で量を求める。(24年午後22設問1)

  →1パルスあたりの量と変化量で総パルス数を求める。(25年午後11設問1)

  →割込み周期、パルスの周期で、1パルスあたりの割込数を求める。

   (22年午後11設問2)

 ・計測量に必要なビット数

 ・代替機能

  →○○が使えない場合、XXを使うという場合、○○とXXのそれぞれで与えられた

   数値に気を払うこと。

(25年午後12設問2GPSタスクと加速度タスクの取得間隔の関係)

 

 

■操作系(入力と入力補助)

 ・LCD

  →25年午後2LCDの貯湯量のように、絵に解答が隠されている場合がある。

 ・GUI

 ・リモコン

 ・2つの操作系での不具合

  →25年午後2の給湯器のリモコンと携帯端末、26年午後2の工業内視鏡の

   メニュー操作とリモート制御と連続で出た。

   排他、割込み関係、高優先度タスクの切替えで不具合が起きる。

 

 

■音声(入/出力)

 ・録音とA/D変換

 ・再生とD/A変換

  →再生は音声データの一定時間分を取り出し、それを出力することを繰り返している。

  →音声出力装置=アンプ

 ・音声合成

  →ノイズキャンセルは位相を反転させ振幅の大きさを合わせる

 ・圧縮と伸張

 ・音声ファイルサイズの計算

  →サンプリング周波数×量子化ビット×チャネル数×圧縮率によって計算できる

   (26年午後11設問2)

 

 

■アクチュエータ(出力)

 ・モータ

  →対象物の移動距離(角度)/モータ1回転 、パルス数/モータ1回転

   (24年午後22設問1)

  →周波数、カウンタ数、対象物の移動距離(角度)/カウンタ数

   (25年午後11設問2)

 ・ステッピングモータ

  →角度を指示するパルス数と、右か左かの回転方向を指示する。(22年午問2設問2)

 ・アクチュエータ

 ・距離、速度、加速度

 ・位置センサとの組み合わせ

  →検知する範囲「あそび」がある場合、あそびの範囲の端まで動かしたあと、

   その端から一定距離(角度)動いて止まるパターン。

   (26年午後2の工業内視鏡、21年午後1の便座の問題)

  →位置センサの計測値の出力タイミングはモータが回っていないときに行う。

   (26年午後22設問2)     

 

 

■静止画(出力)

 ・データ量

  →1ピクセルあたりのビット数×縦ピクセル数×横ピクセル数

 ・圧縮

  →圧縮するのに時間がかかるので画素数を悪くして保存する(知識)

 ・動画キャプチャ

 ・合成

 

 

■動画(出力)

 ・データ量

  →データ量=フレーム数×1フレーム()あたりのデータ量

 ・圧縮・伸張

 ・コーデック

 

 

CPU(MPU)

 ・タスクで利用しているCPU期間の優先度と処理時間

 ・CPU使用率

  →グラフで与えられているCPU使用期間以外に、他の処理で問題文にCPU使用

   率を与えられていないか要注意。(27年午後22設問1)

  →処理の多重度の制限理由にもなる。(応用26年秋問7)

 ・CPUの処理が遅れる原因

  →他の「CPUを使う処理」が影響している。

 ・CPUではなくカウンタやタイマを使う理由

  →消費電力削減のため。

 ・ウォッチドッグタイマ

  →定期的にクリアするタイマで、クリアされないと定期的にクリアするタスクが

   正常動作していないと検知することができる。(24年午後11設問1)

  →ウォッチドッグタイマの周期は通常のタイマ割り込みよりも長い。(応用27年春問7)

 ・計数型セマフォ

  →獲得可能な資源数と一致(応用26年春問7)

 カウンタ

  →文字通り量をカウントする道具であり、本試験ではパルスの数を数える用途に

使われる。

→読込み動作が重なってしまう場合は、短い周期の動作を2回行う。

    (23年午後11設問2)

 

 

■メモリ

 ・問題文で与えられたメモリの名称とメモリの用途を理解する。

  →例えば26年午後2の動画なら、表示装置用のメモリ、圧縮データを展開する用

   のメモリなど用途が分かれている。

   (覚える必要はなく、問題を読む際にそれぞれの用途を押さえる事が大事)

 ・リングバッファ

  →単位がバイト数ではなくブロックに変わるだけで考え方は一緒

   (27年午後22設問2)

 ・メモリの上書き

  →読んでいる最中(表示や再生時)書込まれないことを保証しなければならない。

   (26年午後22設問2)

    →メモリ一部書き換え処理と、全体書き換え処理の順番間違いによる意図しない

    更新。(25年午後12設問1)

 

 

■ファイル操作

 ・クローズ処理

  →電源OFF、通信断、書き込み中に書込み可能条件から外れることを検出し、

   適切にクローズする。(26年午後22設問2)

 ・排他制御

 ・ファイルの存在の有無

  →削除されたか、そもそも作られていないか。(26年午後11設問1)

 

 

■電源系

 ・動作電流

 ・消費電力量と消費電力

  →電流と電圧と処理時間から消費電力量を求め、時間で割って消費電力(平均)

   を求める

 ・節電対応

  →MPUのクロック発振停止など

  →節電対策が不要なタスクを停止する理由にもなる。(25年午後12設問2)

 ・ポーリング時に次の起動時間前に立ち上げる

 ・AC電源からの給電とバッテリからの給電を混同しない。

 

 

■通信系

 ・データ容量・サイズ

  →特にビットとバイト、ミリ・マイクロ・ナノなどの桁数に注意。時分秒にも。

  →問題を読むときに登場するすべてのバイト数には印をつけ漏れのないよう

   にする。(23年午後11設問223年午後12設問1 )

 ・2つのNWなどの処理時間はガントチャートを書いて視覚的に解くこと

  (23年午後22設問127年午後12設問1)

 ・通信速度、通信時間だけでなく、伝送効率にも注意すること。

 ・シリアル通信

  →通信が複数あっても伝送路は一重なので待ちが発生する(27年午後12設問1)

 ・ポーリング

  →必ず情報が必要。情報がない場合、情報がないということを示す情報が必要。

  →行きと帰りの電文があるはず。そうなっていることを問題文で必ず確かめること。

  →順次実施され同時に実施されない。タスクの統合ができる可能性がある。

   (25年午後22設問122年午後22設問1

 

 

LSI関係

 ・ASIC

 ・FPGA

  →電源起動時に処理あり。(26年午後2

 

 

■タスクに関する問題

 ・装置の動作のタスクの動作への言い換え(最頻出)

  →タスク構成図の完成問題はタスク説明表だけでなく、問題文にある装置

   動作を説明も読むこと。

  →その際は、必ずそのタスクの視点で書き直すこと。

   装置動作だと一言で片付けられている言葉も、そのタスクではできない

   ことがある。その場合そのタスクの動作としては他のタスクへの依頼と

   か、メッセージを送る、受け取る等の動作に言い変わる。

  →例)23年午後22設問1の問題文の「不正な入退場」はゲートを主語に

     すると…

  →例)26年午後11設問2の装置説明にある「販売LEDが点灯して

        いる商品のボタン」を販売タスクは確認できないので、販売タスクで

        できる方法に書き換えて解答する。

 ・通信を司るタスクへの指示・依頼・要求(頻出)

  →そのタスクが通信できるかどうかを意識すること。

   大概はそのタスクが処理するのではなく通信を司るタスクに送信指示

   を出しているので、答え方が「通信する」ではなく「通信を指示する」

   に変わってしまう。

 ・状態遷移図、シーケンス図、ユースケース図の共通的な注意点

  →その図の主語であるタスクや装置が何かを特に意識して解くこと。

  →他の記載内容(状態遷移条件、シーケンス、ユースケース)と語尾を

   統一すること。

 ユースケース図

  →問われている装置をアクタがどう利用するかを問われるので、他の図は

   装置視点であるのに対し、こちらは利用者視点の書き方になる。

   (23年午後22設問121年午後22設問1)

 優先度

  →優先度の高いタスクの優先度の高い理由はそのタスクが緊急を要する

   から。(24年午後12設問2)

    →反対に優先度の高いタスクの優先度を低くすることによる不都合を問う

   問題も出題された。(23年午後12設問2)

 ・タスクの共通化

  →HW面とSW面に分けて考える癖をつける。(27年午後12設問2)

 

 

■機能変更(主に設問3

 ・変更後の説明をしている設問3だけではなく、変更前のタスク説明がどうだったか

  を確認し、何が変化したかを押さえる。

   (27年午後22設問326年午後22設問323年午後22設問3 )

 

 

■不具合

 ・デッドロック

  →資源の獲得順が逆で優先度に違うと発生。対策は獲得順を同じにするか、

   優先度を同じにする。(27年午後12設問3)

 ・優先度の高いタスクのプリエンプションや割込みハンドラによる割り込み

  →優先度の高いタスクによる優先度の低いタスクの制御禁止や無効化で優先度

   の低いタスクの処理が実行されないまたは無効になる。(26年午後22設問3)

  →対策として、優先度の低いタスクでできなかった処理をすること。

 ・優先度の高いタスクや割り込みハンドラによる割り込み(ロック)

  →セマフォのアンロック後、優先度の低いタスクがロックする前に他の優先度

   が高いタスクが割込んでロックしてしまう不具合が出題された。

   (22年午後22設問3)

 ・タスク優先度変更による不具合

  →タスク優先度を高くしたタスクと低くしたタスクの処理時間を目をやり、高くした

   タスクの処理時間が長いということはその時間の長さが不具合となる。

   (23年午後12設問2)

 ・タスク間メッセージの行き違い

  →相手タスクの処理を禁止する指示を発行し、相手タスクが受け取るまでの間に

   相手タスクからその処理を実行する指示が出る。(20年午後22設問3)

  →AしたあとにBするタスクと、BしたあとにAするタスクがあり、

   AとBが同時に起きると、どちらかに不具合が起きる。(22年午後12設問3)

 ・余計な機能まで止めてしまう

  →何らかのトリガが発生した時に、相手タスクへの通知を止めてしまうという

   対策をとると、本来やりたかったタスク間の情報伝達ができなくなる。

   (26年午後12設問3)

 外界の変化が速すぎて処理が追いつかない

  →対策としては通常の速さでの外界の変化と同じ動きを順次させること。

   (24年午後12設問3)

 ・処理の成否を時間「待ち」に委ねている

  →データ送信後、一定時間内に処理の完了通知がくれば成功、こなければ

   失敗という判定をし、成功ならリセットという処理をする場合、送信から

   リセットまでに記録したデータが消えてしまう。(23年午後11設問1)

 ・パルスのカウントアップ動作とカウンタ読み込みが同時

  →読み込み間隔が短い読み込み動作を2回以上やる。

(23年午後11設問2)

 異常の検出の誤動作

  →異常の検出の処理では、「何を」見て検出しているのか?見ている対象

   (メモリとかファイルとか)の更新タイミングを見てみる。

   例)22年午後22設問3の比較対象の方向記憶域は動ききってからしか更新されない

 ・他のタスクによるメモリの内容の書き換え

  →■メモリで説明済

 ・スイッチでチャタリング

 

 

■その他注意点

 ・数式やグラフ

  →問われていることを解答しているか今一度確かめる。

   数式やグラフは目立つのでそれが問われていることと勘違いしやすい。

  →25年午後2の高温水と深夜電力貯湯量、27年午後2MPU使用率はグラフだけで

   はなく発話者検出のMPU使用率が別の箇所で与えられている。

 ・注意書き

  →図表などの下に小さく出てくる注)や小さな記述は重要。これを踏まえないと正

   解にならないことが多い。

   例)25年午後11設問3の小さな「割込み要求」の文字。

 ・穴埋め問題

  →答えに迷ったら、問題の他の箇所で列挙されているもののうち説明されてい

   ないものを挙げること。

 ・与えられた数字は全部印をつけること。

 ・計算に使わない数字にも意図がある。

 ・消去法の活用

  →例)26年午後1問1設問3のタスク一覧でどの関数を選ぶかの問題は、説明されて

いない関数を埋めるだけの問題だった。

 ・太い図形

  →構成図などで太い線などを使って解答者の目をくらませる場合が多々ある。

 ・特にここでは〜○○○と呼ぶのように新しい用語が定義されている場合、

  非常に重要。

 

■見直し時のポイント

 ・「何」を問われているのかを強く意識すること。

  →見直しのときには問われたことに確実に答えられているか確認すること。

 ・設問の指定と解答の末尾が一致していることを見直し時に確認。

(あと理由を問われて「ため」で答えているかとか)

 ・答えは主語をちゃんと含めること。

 ・文字制限数が多く(50字以上)余裕がある場合、何か修飾語が抜けているはずと考えること。

 ・タイミングを答える時の答えで「~するとき」はあいまいな答え。

  「~する前」なのか「~した後」なのかで答えたほうがいい。

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職業はIT関係です。
趣味は海外旅行(22カ国制覇)、読書、資格取得です。
取得した資格は以下のとおりで、半分趣味のようになってます。

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