基本情報 平成21年度 秋期 問19：テクノロジ系に関する問題

答えは b「エアバッグ制御システム」 です。

リアルタイムシステムは「決まった時間内に必ず処理を終わらせる必要があるシステム」。これに2タイプあります：

• ハードリアルタイム：時間超過=人命や重大被害（絶対に間に合わせる必要）
• ソフトリアルタイム：時間超過=品質低下程度（少し遅れてもOK）

エアバッグは衝突から0.05秒以内に展開しないと人が死にます→ハード。

👉 覚え方：「ハード=人命/重大事故レベル」「ソフト=動画カクつき程度」。

ほかの選択肢：a Web配信、c 座席予約、d バンキング=どれも数秒遅れても致命的ではない=ソフトリアルタイムまたは通常システム。

なぜこれが正解か

正解は b。ハードリアルタイムシステムは、応答時間の制約（デッドライン）を厳格に守る必要があり、デッドラインを過ぎると重大な事故・損害につながるシステム。エアバッグ制御は衝突検知から数十ミリ秒以内に展開判断・点火を完了しなければ人命を守れない典型例。他にも医療機器（人工呼吸器）、原子炉制御、航空機フライトコントロール、ABS、ロケット制御などがハードに該当する。

各選択肢の解説

• a Web配信システム：数秒の遅延は許容範囲。ソフトリアルタイム的だが厳密にはベストエフォート。
• c 座席予約システム：応答性は重要だが遅延しても重大事故にはならず、ソフトに分類。
• d バンキングシステム：トランザクション整合性が最優先で、応答時間の厳密性はハードではない。

覚え方・ひっかけ注意

判定基準：「デッドライン超過=人命/重大損害」ならハード。「デッドライン超過=ユーザ体感の悪化」ならソフト。車載・医療・航空・産業制御=ハード、Web・通信・娯楽=ソフトで覚える。

理論的背景

ハードリアルタイムシステムではRTOS（Real-Time Operating System）を採用し、優先度ベースのプリエンプティブスケジューリング、決定性のあるレイテンシ保証、割込み応答時間（jitter）の最小化が必須。代表的スケジューリングアルゴリズムはRate Monotonic（RM）（周期短い順に高優先度、Liu&Laylandの上限定理：CPU使用率n(2^(1/n)-1)以下なら必ずスケジュール可能）、Earliest Deadline First（EDF）（デッドラインが近い順、CPU使用率100%まで可能だがオーバーロード時不安定）。優先度逆転問題には優先度継承プロトコル（PIP）や優先度上限プロトコル（PCP）で対処（火星探査車Mars Pathfinderの障害事例で有名）。

実務での使われ方

代表的RTOS：FreeRTOS（Amazon傘下、IoT標準）、VxWorks（航空・宇宙・自動車、火星探査車に搭載）、INTEGRITY（航空機FAA DO-178C準拠）、μITRON（日本の組込み標準）。安全性関連規格：ISO 26262（自動車機能安全、ASIL A〜D）、IEC 61508（汎用機能安全、SIL 1〜4）、DO-178C（航空機ソフトウェア）、IEC 62304（医療機器ソフトウェア）。コード生成・モデルベース開発（MATLAB/Simulink、SCADE）で正式検証を行う事例も増加。

試験での位置づけ

FE科目Aで定義の選択問題が頻出。応用情報・エンベデッドシステムスペシャリストでは詳細なスケジューリング理論、ハザード分析（HAZOP、FMEA、FTA）、SIL/ASIL判定、リアルタイム性能解析が問われる。プロジェクトマネージャ・ITサービスマネージャでは安全性関連法規制対応がトピック。

選択肢の発展補足

RTOS関連概念：コンテキストスイッチ時間（μ秒オーダーが要件）、割込み禁止区間最小化、ロック粒度設計、メモリプール（malloc回避で確定的アロケーション）。最近のトレンドとしてMixed-Criticality Systems（異なる安全水準のタスクを同一HWで動かす）、TSN（Time-Sensitive Networking、IEEE 802.1、産業IoT/車載で時刻同期）、Linux PREEMPT_RT（Linuxカーネルのリアルタイム拡張、ロボット・産業制御で台頭）。AIワークロードを車載に組み込む際の確定性確保（NVIDIA DRIVE OS、Tesla FSD）も先端課題。