Developmenf Support of Efficient and Reliable CPS with the integration of FRP and the Actor Model

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(a) 前年度に引き続き，小規模組込みシステム向け関数リアクティブプログラミング(FRP)言語Emfrpのための非同期処理機構について研究を行なった．提案手法は一般的な並行プログラミングに用いられるfutureやpromiseに類似しているが，FRPの特徴である時変値更新による動作の応答性の高さを維持しながら，時間のかかる処理の非同期的な実行を純粋なFRPの枠組み内で可能にしている．今年度は当該機構を用いて記述されたプログラムのEmfrpおよびランタイムシステムへのコンパイル手法を与え，ロボットの制御を例題としてその有用性を明らかにした．(b) Emfrpをはじめとする，現在までに我々が設計・実装してきた小規模組込みシステム向けFRP言語の処理系は全てクロスコンパイル方式をとっている．この方式ではプログラムの修正・テストのサイクルに時間がかかるため，本年度我々はターゲット上で直接対話的開発を可能にするREPL（トップレベル）機能をもつFRP言語のインタプリタEmfrp-REPLの設計・実装を行なった．メモリ消費量およびend-to-endレイテンシを評価し，MicroPython等の既存の処理系と同等以上の性能であることを明らかにした．(c) 一般にFRPにおいてはグリッチ（時変値の更新タイミングの不整合）が発生しないようにする必要がある．逐次システムにおいては時変値の依存関係をトポロジカルソートした結果に沿った実行を行う等でグリッチを避けているが，分散システムの場合はそう簡単ではない．過去に我々は部分的にグリッチを避けるための分散実行アルゴリズムを提案しているが，本年度は完全にグリッチを避ける実行方式を提案した．本手法ではパルスノードと呼ばれる同期機構を導入することで，時変値更新のレイテンシおよびスループットの両面で既存研究よりも高い性能を示している．