計測関連用語集

TechEyesOnlineの用語集です。
計測・測定に関連する用語全般が収録されており、初めて計測器を扱う方でも分かりやすく解説しています。
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ICE(あいす)

(In Circuit Emulator)マイクロプロセッサ(マイコン、MPU、CPU)を使った組込みシステムの開発・デバッグを行なう測定器。開発支援装置、デバッガー、インサーキットエミュレータとも呼ばれる。今や安価な家電製品から高度な通信装置まであらゆる電気機器にマイコンが搭載されている。それはハードウェアとソフトウェアの両方が一体となって動作する。半導体素子で構成された電子回路が作りだす信号波形と、動作を制御するプログラムの両方が正確に連携しないと、製品は仕様通りに機能しない。そのための作り込みに欠かせない測定器。機器のマイコンが実装される基板上からケーブルをICEに伸ばすのでIn Circuitになる。1971年にインテルが世界初のマイコン4004(4ビット)を発売し、以降ザイログやモトローラも8ビット製品を次々と世に出した。そのため80年代には各計測器メーカはICEに参入した。当時のICEは(後年の分類で)フルエミュレータ(またはスタンドアロン型)で、HP(現キーサイト・テクノロジー)はユニークなモデルを長く発売していた。80年代後半には横河電機や安藤電気、アンリツなどの大手計測器メーカがICEを作っていたが、ソフィアシステムズなどのICE専業メーカがシェアを伸ばし、横河電機は分社化してadvice(アドバイス)というブランドを作り、90年代にソフィアシステムズと市場を2分した(現在もDTSインサイト社が後継機種を継続している)。日本に携帯電話メーカが複数ある時代は、高額なICEを大量に使い開発にしのぎを削ったので、レンタル商材としても2000年代までは花形だった。現在は岩崎通信機やアンリツなどの計測器メーカや、ソフィアシステムズなどの専業メーカもほとんど撤退した。理由は、基板検査のための規格として登場したJTAG(ジェイタグ)が拡張して「総合デバッグインタフェース」となり、高額なICE(フルエミュレータ)を使う必要がなくなったためである。現在のICEはJTAGやROMエミュレータなどのオンチップエミュレータが主流となった。従来のフルエミュレータに比べて安価なため、ICEの市場規模は激減して、乱立していた計測器メーカや専業メーカは一掃された。マイコンの黎明期から普及に伴い活躍したICEは、マイコンの成熟とともに計測器の主流ではなくなった。

アセンブラ(あせんぶら)

(assembler)マイクロコンピュータ(マイコン、CPU)を動かすソフトウェアに関連する用語。C言語などで書かれたプログラム(ソースファイル)から生成されたアセンブリ言語を、アセンブラは機械語に変換する。機械語はマイクロコンピュータが読めて実行できるもの。ソースファイルから最終的なデータファイル(機械語)を作る作業をコンパイルと呼ぶ。アセンブラはコンパイルの重要な機能である。マイクロコンピュータの構造と動作原理は次の記事に詳しい。技術情報・レポート/市場動向レポートの「車載マイクロコンピュータの基礎~車載システムを支える頭脳」https://www.techeyesonline.com/tech-eyes/detail/TechnologyTrends-2203/

アセンブリ言語(あせんぶりげんご)

(assembly language)マイクロコンピュータ(マイコン)を動かすソフトウェアに関連する用語。マイクロコンピュータが理解し、実行できる機械語(マシン語)と正確に対応する命令語(ニーモニック)で記述された言語(プログラム)。プロセッサ(MPU)にはそれぞれ特徴があり、MPUに依存した命令語がある。人間が機械語を理解しやすいように翻訳したものがアセンブリ言語。マイコンのソフトウェアを開発するプログラマは高級言語(C言語など)で、機器の設計仕様書からプログラムを作成する。このソースファイルをアセンブリ言語に変換して(コンパイル)、さらにアセンブラが機械語にして、マイコンが実行可能なデータファイルが完成する。マイクロコンピュータの構造と動作原理は次の記事に詳しい。技術情報・レポート/市場動向レポートの「車載マイクロコンピュータの基礎~車載システムを支える頭脳」https://www.techeyesonline.com/tech-eyes/detail/TechnologyTrends-2203/

advice(あどばいす)

横河デジタルコンピュータ(現DTSインサイト)のICE(開発支援装置、エミュレータ)の名称。1980年代に多くの計測器メーカはICEをつくっていた。ただし非計測器メーカ(株式会社ソフィアシステムズなど)がシェアを伸ばし計測器メーカは苦戦していた。横河電機は1990年に発足した横河デジタルコンピュータ株式会社にICE製品を移管し、advice(advance ICE、前進するICE、高度なICE、という意味を込めたと推定)と称して、横河電機時代とは違う製品群を発表した。以降、ソフィアシステムズと横河デジタルコンピュータ(略称YDC、わいでぃしー)はトップ2社としてシェアを競った。フルICEからJTAGまで多種を販売し、現在もadviceという製品群は現役。2000年代以降のICE市場の縮小(フルエミュレータからオンチップエミュレータへの移行)によりadviceは会社の主力製品ではなくなった。ICEメーカの雄、ソフィアシステムズは1980年にICEに参入したベンチャー企業だが、2013年には株式会社Sohwa&Sophia Technologiesに社名変更し、現在はICEは生産終了している(Universal Probe Blueを 2021年9月30日で販売終了)。現在のICE製品は非計測器メーカ(コンピューテックス、京都マイクロコンピュータなど)と半導体デバイスメーカ(ルネサスエレクトロニクス、TEXAS INSTRUMENTSなど)と海外メーカ(LAUTERBACHなど)が担っている。adviceは唯一残った国産計測器メーカ系ICEである。1990年の横河デジタルコンピュータ設立はデジタルコンピュータ(株)、横河ユーシステム(株)の合弁によるが、現在、デジタルコンピュータは株式会社ワイ・ディー・シーという社名で継続し、現存している。なので、adviceのYDCはこの現存する会社YDCとは別である。横河電機の代理店で、分析機器など多くの機種群を取り扱う東京電機産業株式会社は、横河デジタルコンピュータ(YDC)設立後にadvice専門の販売会社、ワイデー システム(略称:YDS)を作り、大手電機メーカなどに売上を伸ばした。いまは会社は現存しないが、YDSとは、YDCの関連会社を思わせる絶妙なネーミングである。北陸の富山に本社がある「ワイディシステム株式会社(YD System Corporation、旧横河電陽社)」は横河電機の北陸地区の代理店である。このように横河電機の関連会社ではYD(ワイディー)は大変好まれて使われている(理由は不明)。

インサーキットエミュレータ(いんさーきっとえみゅれーた)

(In-Circuit Emulator) マイクロプロセッサー(マイコン、MPU、CPU)を使った組込み機器の開発・デバッグを行なう測定器。略して「ICE(アイス)」と記載される。別名「(マイコン)開発支援装置」、「デバッガー」。マイコンはプリント基板上に実装され、同様に基板上にあるメモリーICに格納されたプログラムに従って、ハードウェアを制御して機器を動作させる。試作品の段階では、ハード(回路)、ソフト(プログラム)の両方とも不完全で、必ずバグ(間違い)がある。そこで、マイコンの代りになって疑似マイコンとして動作するのがインサーキットエミュレータ(ICE)である。試作品のプリント基板上のマイコンが実装される箇所からフレキシブルケーブルでICEに信号を取り出す。実際の動作時にはマイコンが高速で処理するプログラムを、特定の箇所だけ実行させて、設計通りに機器が動作するかを確認していく。動作しないときは、どこが悪いのか、プログラムに間違いがあるのか、ハードウェアに設計ミスがあるのか、具体的につぶしていく。プログラムの間違いはパッチで修正し、ハードウェアの変更はプリント基板上にリード線(ジャンパ線)をはんだ付けして回路の変更を行う。こうして、仕様を満足する状態が完成したら、パッチとジャンパ線で仮の修正をしたプログラムとプリント基板をあらたに作り直して試作2号機をつくり、同じようにICEでデバッグを続ける。このようなデバッグ作業を通じてマイコンを搭載した電気機器は完成品となる。そのためデバッガー、(マイコン搭載機器の)開発支援装置、という名称がある。プリント基板のマイコン実装箇所からハードウェア(回路)に入って、疑似マイコンとして試験するので、In-Circuit Emulatorである。ただしIn-Circuitには弱点もある。シールドされたフレキシブルケーブルで信号を取り出しているとはいえ、あまりケーブルが長いと、外部からの電磁的な影響を受けたり、回路そのものの設計能力を超えてしまい、動作が不安定になることがある。そのため、「ICEが上手く動かない」という問合せはユーザのデバッグ現場からメーカのCSに頻繁にあった。原因究明、解決のために各ICEメーカはサービスマンをユーザに派遣することもあった。

インテル(いんてる)

(Intel)半導体の世界的なNo.1ベンダーだが、計測の用語としては、世界初のマイクロプロセッサ(マイコン)を開発したメーカで、1980年頃は同社の8ビットマイコン8080などは、モトローラの68系やザイログのZ80などと競っていた。ICE(エミュレータ、マイコン開発支援装置)は上記の3社のチップに対応したモデル(エミュレータ・ポッド)がたくさんあった。日本のビジコン社(電卓メーカ)の依頼により、インテルは世界初のマイコン4004(4ビット)を開発・生産し、1971年11月に出荷した。1974年には8ビットの8080を発売(モトローラの8ビット、6800も同年に発売)。その後、頭が80で始まるCPU(16ビット:80268、32ビット:80386など)が続いた。対するモトローラも頭が68で始まるCPUで対抗し、インテルの80系とモトローラの68系は比較の対象だった。1980年代には日本の半導体デバイス各社(NEC、日立製作所、三菱電機、富士通など)も80系、68系とコンパチなサードパーティーデバイスや独自CPUを開発・発売していた。たとえばNECはVシリーズ(V30/V40/V50/V60など)のマイコンを開発し、NECグループの計測器メーカである安藤電気とアンリツはVシリーズに対応したICEを製品化していた(無線通信計測器の雄アンリツも、当時はICEをつくっていた)。新しいマイコンを発売時には、それに対応したICEが必須なので、岩崎通信機、横河電機などの大手計測器メーカはICEをラインアップしていた。1980年頃は計測器にマイコンが導入され始めた時期で(たとえば安藤電気は1980年頃にマイコンを搭載した初めての機種AG-4301 LCRメータを発売)、計測器のデジタル化と並行してICE製品が開発された。当時の会社で現在もデバイスメーカとして名前を聞くのはインテルだけである(ザイログは2021年現在、Z80をまだ生産している)。

SDRAM(えすでぃーらむ)

(Synchronous DRAM)内部的には、従来のDRAMと同じだが、外部バスインタフェースとのアクセスが一定周期のクロック信号に同期してデータを出力するように改良されたDRAM。クロック同期することにより、高速アクセスが可能となった。66MHz、100MHz、133MHzなどがある。ICEのリアルタイムトレースでは、この同期アクセス方法を解析して、ニーモニック表示を実現している。(株式会社Sohwa&Sophia Technologiesの用語集より)

エミュレータ(えみゅれーた)

(emulator)インサーキットエミュレータ(In Circuit Emulator)の代表的メーカであったソフィアシステムズ(現Sohwa&Sophia Technologies)の用語解説では「エミュレータ:マイクロプロセッサ(MPU/CPU)の動作を代用してデバッグすること。 エミュレーションを行なうソフトウェア/ハードウェアを指す。」とある。エミュレータは「ICE(アイス)」と略記(呼ばれる)ことが多い。当サイトではカテゴリー(計測器などの機種群)として、計測器とICEに分類していて、ICEをさらにエミュレータとROMライタに分類し、エミュレータをさらにフルエミュレータとオンチップエミュレータ(ROMエミュレータやJTAGエミュレータなど)に分類している。ロジックアナライザ(ロジアナ)やROMライタはその登場の初期からICEと併用されたが、ICEの主力がフルエミュレータからオンチップエミュレータに移行して市場規模が激減する過程で、ロジアナもその機能をミックスドシグナルオシロスコープに譲り、ほぼ生産中止状態になった。当サイトではロジアナは計測器に、ROMライタはICEに区分している。ICEの主流は(ROMライタではなく)フルエミュレータやオンチップエミュレータなどの「エミュレータ」である。つまり、ICEとエミュレータはほとんど同義である。

embedded(えんべでっど)

翻訳すると「組込み」。計測の世界で「エンベデッド」とは、組込みシステム(Embedded System)のこと。2010年代は組込み機器の総合技術展示会を指す言葉でもあった。2013年に一般社団法人組込みシステム技術協会がパシフィコ横浜で開催した組込み総合技術展(Embedded Technology)は、出展分野・展示会出展企業の多さから、当時としては世界最大級の組込み技術展であった。世界中の主要なICE(アイス、開発支援装置、エミュレータ、 デバッガー)メーカが出展し、国産ではYDC(横河デジタルコンピュータ)、ソフィアシステムズなどが大きなブースを構えた。Embedded以前にあった組込みシステム開発技術展(ESEC、イーセック)では、ミドルレンジのオシロの帯域が500MHzからGHzになり、I2Cなどの高速シリアル通信に対応するため、ICEと共に使われてきたロジックアナライザから、ミックスドシグナルオシロスコープ (MSO )に信号解析の主役が移行するなど、展示会場には新しい計測器が出展された。このようにESECやEmbeddedはICEを中心にした最先端の計測器を体感できる展示会を意味する言葉だった。2021年11月に組込みシステム技術協会がパシフィコ横浜で開催した「ET&IoT~産業DXを実現する要素技術と応用分野」という展示会では、第58回組込みシステム研究発表会を併設している。ソフィアシステムズは2013年にソーワコーポレーションに吸収され、現在は株式会社Sohwa&Sophia Technologiesであるが、定期発行しているMail Newsの冒頭には、「Embeddedシステム関連を中心とした当社の最新情報をお届けしているメルマガ」と書かれている(2022年4月現在)。

オンチップエミュレータ(おんちっぷえみゅれーた)

(on-chip emulator)CPUチップに内蔵したデバッグ回路を使うエミュレータ(ICE)のこと。従来、ICEはターゲットのCPU実装部にICEをつなぎ、ICE内のデバッグ回路を使うが、ターゲットにCPUを実装した状態(On Chip)で、デバッグ用インタフェースにICEをつなぐ。歴史的には簡易検査用のインタフェースであるJTAG(ジェイタグ)がその走りで、オンチップデバッグ機能やオンチップエミュレータと呼ばれた。2000年以降にこの方式がデバッガ(ICE)の主流になり、従来のICEをフルエミュレータ(オンチップエミュレータでは実現できないフルのICE機能がある、という意味)やフルICEと呼び、区別するようになった。デバイスメーカによってはJTAGという名称を使っていないなど、統一されていない。現在の主流はJTAG ICEなのは間違いないが、顧客のターゲットのCPUによっては、 JTAG をデバッガのインターフェースとして利用しない製品もある(たとえばDAPなど)。そのためICEメーカのlauterbach(ローターバッハ)は「JTAG ICE」とは記載せずに「デバッガ/トレース」と表現している。あえてインターフェースを記載する場合は「JTAG/DAP デバッガ」のように「どちらのインターフェースにも対応している」ことがわかるような表記にしている。ICEはマイクロプロセッサという日進月歩の世界の話なので、時代とともに今も変化していて、最先端の現役のICE製品群については、(数少なくなってはいるが)全ICEメーカ、と各デバイスメーカの情報を精査しないと正確な説明は難しい。当サイトのカテゴリー(機種分類)ではJTAGエミュレータという表現はせずオンチップデバッグツールとしている。

オンチップデバッガ(おんちっぷでばっが)

(On Chip Debugger)測定対象の機器の基板上にマイクロプロセッサ(MPU/CPU)を実装した状態 (On Chip) でデバッグを行うことのできるICE(エミュレータ、開発支援装置)のこと。別名:オンチップエミュレータ。JTAG(ジェイタグ)など、現在のICEの主流の方式。On Chip以前のICEを対比して、フルエミュレータやフルICEと呼ぶ。

オンチップデバッグ機能(おんちっぷでばっぐきのう)

従来、ICE上に搭載していたデバッグ回路の一部を、実CPUチップ上に内蔵することでシステム評価時に実デバイスを使用して簡易エミュレーションを実現する事が可能となった。このチップ上に載せるデバッグ機能を、オンチップデバッグ機能と言う。通常、JTAGエミュレータ機能を示す事が多い。本機能は、メーカによって呼び方や仕様などが異なる。INTEL、ARM はJTAG。日立 はAUD/HUDI(Adbanced User Debugger/Hitachi-User Debug Interface)。NEC は N-Wire。三菱 は SDI (Scalable Debug Interface)。富士通 は DSU。フリースケール・セミコンダクタ ーはBDM (Background Debug Monitor)。その他の呼び方として、UDI (User Debug Interface)、ETMなどもある。(株式会社Sohwa&Sophia Technologiesの用語集より)参照用語:JTAG ICE、フルICE  

オンチップデバッグツール(おんちっぷでばっぐつーる)

ICEの1種。JTAGなどを、フルエミュレータと区別して呼ぶ。現在のICEの主流の方式。

開発支援装置(かいはつしえんそうち)

マイコン(CPU)を使った組込み機器の開発・デバッグを行なう測定器。ICE、デバッガーなどとも呼ばれる。

機械語(きかいご)

(machine language)マイクロコンピュータ(マイコン、CPU)を動かすソフトウェアに関連する用語。マイクロコンピュータが理解して実行できる命令が書かれたプログラム(言語)。0と1の2進数の文字列。別名:マシン語。人間は機械語は書けないので、C言語などでプログラムを記述する(ソースファイル)。それをアセンブリ言語を経由して機械語に変換する。ソースファイルはコンパイラによってアセンブリ言語に変換される。アセンブラ言語はアセンブラによってオブジェクトファイルに翻訳される。オブジェクトファイルはリンカやコンバータによって機械語(データファイル)に変換される。プログラマが書いたソースファイルは、このような流れでオブジェクトファイルを経由してマイクロコンピュータが実行できるデータファイル(機械語)になる。この一連の作業工程(ソースファイルからデータファイルを作る)をコンパイルと呼んでいる。参考記事:「車載マイクロコンピュータの基礎~車載システムを支える頭脳」。マイクロコンピュータの構造と動作原理を解説。

逆アセンブラ(ぎゃくあせんぶら)

(disassembly)マイクロコンピュータ(マイコン、CPU)を動かすソフトウェアに関連する用語。(マイクロコンピュータが実行している)機械語で書かれたプログラムをアセンブり言語表示に変換する機能のこと。ICE(インサーキットエミュレータ)に標準装備されていることが多い。一般に、高級言語(C言語など)で書かれたプログラムから生成したアセンブリ言語を、アセンブラが機械語に変換するが、その逆の機能のため、こう呼ばれる。逆アセンブラによって、機械語が正しいかを(人間が理解できる)アセンブリ言語で確認することができる。

組込みシステム(くみこみしすてむ)

(embedded system)組込みソフトウエアを含めた組込みシステム技術全般を指す言葉。組込みシステムとは、電子機器などに組込まれ、その機器特有の機能を実現するコンピュータシステムを指す。今や炊飯器から携帯電話まで身近にあるあらゆる電子機器にはマイクロプロセッサ(MPU/CPU)とそれを動かすソフトウェアが組込まれている。電子機器を動かしているこれらハードウェア(マイコン)とソフトウェア(プログラム言語)を総称して「組み込みシステム」(やembedded、エンベデッド)と呼ぶ。組込みシステムの開発・試験をするツールがマイコン開発支援装置(In Circuit Emurator:ICE、アイス)やデバッガーと呼ばれた計測器群だった。adviceの愛称で一世を風靡したICEメーカの横河デジタルコンピュータは現在は横河電機とは資本関係が無いが(現会社名:DTSインサイト)、顧客への定期DMには今も「組込みメールニュース」というタイトルのものがある(2021年10月)。ICE市場は2000年頃に比べたら激減して多くの国産ICEは撤退してしまったが、今でも「組込み(embedded)」は計測(ICEなどのエミュレータ関連)の用語として健在である。ベンチャーで1980年代にはICEのNo.1メーカだった株式会社ソフィアシステムズは今は株式会社Sohwa&Sophia Technologiesで、ICEは主力製品ではないが、いまでも「Embeddedシステム関連を中心とした最新情報のメルマガ」を定期配信している(2021年12月)。

コンパイラ(こんぱいら)

(compiler)マイクロコンピュータ(マイコン、CPU)を動かすソフトウェアに関連する用語。マイコンに格納するプログラム(データファイル)が完成する一般的な工程を述べる。製品の仕様書に基づいて技術者(プログラマ)は高級言語(C言語など)でプログラムを作成する。これをソースプログラム(ソースコード)という。マイコンが直接実行できる機械語に翻訳するには、まずアセンブラ言語に変換する。アセンブラ言語からアセンブラがオブジェクトファイルを生成し、最終的に機械語(データファイル)に変換される。ソースプログラムからアセンブラ言語をつくる機能(プログラム)をコンパイラという。ソースプログラムからデータファイル(機械語)を作る一連の行程(設計作業)をコンパイルと呼んでいる。コンパイラやコンパイルはマイクロコンピュータを動かすソフトウェア設計を象徴することばである。マイクロコンピュータの構造と動作原理は次の記事に詳しい。技術情報・レポート/市場動向レポートの「車載マイクロコンピュータの基礎~車載システムを支える頭脳」https://www.techeyesonline.com/tech-eyes/detail/TechnologyTrends-2203/

ザイログ(ざいろぐ)

(Zilog)1980年頃に世界的に一世を風靡した8ビットマイクロプロセッサ(マイコン)Z80(ゼットハチマル)を開発したデバイスメーカだが、計測の用語としてはマイコンの開発ツール(ICE:In Circuit Emulator)で、一番一般的なモデルとしてラインアップされたのがZ80である。Z80は1974年に、インテルの8ビットマイコン8080を設計した技術者が開発に携わり発売された。そのため8080の上位互換がある、8080の改良モデルとして、1980年頃には世界中のパーソナルコンピュータ(現在のパソコン)に採用されていた。1980年代は16ビット、32ビット製品が開発されたが、最先端の高性能CPUではなく、実績のある安価な8ビットの汎用CPUとして、多くの電子機器に使われた。ICEは最先端のCPUに対応することで他社と差別化して延命したので、Z80に対応するICEは時代とともに少なくなった。1970年代後半にインテル、ザイログと競ったフェアチャイルドはすでになく、モトローラも現在の主力は通信機器になったが、ザイログはZ80の生産をまだ続けている(2021年現在)。

C言語(しーげんご)

(C language)1972年に米国のAT&Tベル研究所で開発されたプログラム言語(当時のOSであるUNIXを開発するために作られたといわれる)。汎用性が高く、ハードウェアに密着した処理(ハードウェアの制御など)に適している。マイクロコンピュータのソフトウェア開発では最も良く使われる。C言語の改良版で上位互換のあるC++も良く使われている。