ITRONプロジェクト

ITRON ^[1]プロジェクトはTRONプロジェクトの最初のサブプロジェクトでした。^[2]組み込みリアルタイムOS（RTOS）カーネルのIndustrial TRON（ITRON）仕様を策定し定義しました 。

ITRON は、坂村健氏の指導のもと1984 年に開始されたリアルタイム オペレーティング システムの日本のオープン スタンダードです。このプロジェクトは、組み込みシステム、特に小規模組み込みシステム向けの RTOS および関連仕様の標準化を目指しています。ITRON RTOS 仕様は、携帯電話やFAX 機などの民生用電子機器を対象としています。さまざまなベンダーが独自の RTOS 実装を販売しています。

ITRON およびμITRON (uITRON または microITRON と表記されることもあります) は、ITRON プロジェクトから派生した RTOS 仕様の名前です。「μ」文字は、特定の仕様が 8 ビットまたは 16 ビットの小型 CPU ターゲットを対象としていることを示します。仕様は無料で入手できます。商用実装も利用可能で、さまざまなライセンスで提供されています。

ITRON 仕様のサンプル ソース実装はいくつか存在し、商用ソースの提供も多数あります。

μITRON仕様に基づくAPIを組み込んだオープンソースRTOSの例としては、eCosやRTEMSなどがあります。

ITRON 仕様は、ハードリアルタイム組み込み RTOS を対象としています。

OS が組み込まれたデバイスなど、さまざまな用途があるため、組み込み市場で非常に人気があります。

例えば、ACM Queue には、MontaVista (リアルタイム Linux 企業) の創設者 Jim Reddy 氏へのインタビューがあります。「Jim Reddy 氏へのインタビュー」、2003 年 4 月、ACM Queue。^[3]彼はインタビューで、「日本で歴史的に最も成功した単一の RTOS は μITRON です。これは東京大学の坂村健博士が主導する独自のオープン仕様で、日本の業界標準となっています」と述べています。例えば、日本のデジタル カメラの多くは ITRON 仕様 OS を使用しています。トヨタ自動車はエンジン制御に ITRON 仕様 OS を使用しています。

トロンフォーラムが毎年行っている組込み技術協議会（ET、主催：社団法人組込みシステム技術協会：JASA）の「組込みリアルタイムOS利用動向調査報告書」によると、日本の組込みOS市場ではITRON仕様OSが長年トップシェアを占め、業界標準OSとして採用されている。例えば、2016年度の調査では^[4] 、 TRON系OS（ITRON仕様OS、T-Kernelを含む）が組込みシステム市場の約60％を占めており、ITRON仕様OS（μITRONを含む）だけで市場の43％を占め、TRON系OSに次ぐ2位のUNIX系OS（POSIXを含む）に20％の差をつけている。

ITRON仕様は海外ではあまり知られていないが、日本製家電製品にITRON仕様に準拠したOSが搭載されたり、世界中に輸出されたりしているため、ITRON仕様OSのシェアは高く、2003年時点でOSシェア世界第1位となっている^[5] 。ライセンスが簡単に入手でき、無料であることから、アジアではかなり使われていた。

μITRON (マイクロ ITRON と読みます。μ ITRON ではありません) 仕様は、元の ITRON 仕様のサブセットとして始まりました。しかし、μITRON 仕様のバージョン 3 が登場した後は、ローエンド CPU 市場と大規模システムの両方をカバーするため、ITRON という用語は μITRON を指すことが多くなりました。

サポートされている CPU は多数あります。ARM 、MIPS、x86、SH FR - Vのほか、μITRON 互換 API をサポートする オープンソース RTOS eCosおよびRTEMSでサポートされている CPU も多数あります。

TRONプロジェクトは、将来のコンピュータアプリケーションの基盤となるコンピュータアーキテクチャの設計を開始し、1984年に情報処理学会第29回全国大会で基本設計の概要を発表しました。

• 1984年頃: TRONプロジェクトのサブプロジェクトとしてμITRONの開発が開始されました。

• 1987年: TRONプロジェクトの最初の包括的な英語の紹介がIEEE Micro（第7巻第2号、1987年4月）に掲載されました。^[6]
  • ITRON1仕様がリリースされました。

• 1989年: ITRONのバージョン2であるITRON2と、ITRON2のサブセットであるμITRON2の仕様が公開されました。
  • ITRON2は、大規模32ビットシステム向けのITRONと、小規模8～16ビットシングルチップマイクロプロセッサ向けのサブセット仕様であるμITRONの2つのバージョンが公開されました。μITRONにはバージョン1はなく、最初のバージョンはμITRON2です。このうちμITRON2は、非常に性能の低いMCUでも使用できることから、組み込みシステム向けの主要MCUのほとんどを含む幅広い用途で使用され、大規模32ビットシステムにはμITRONが採用され、8～32ビットシステムにも対応できるようにμITRON3仕様が策定されました。

• 1993年: μITRON3.0仕様がリリースされました。
  • μITRON3は、システムコールをレベル分けすることで、小規模から大規模システムまでを一つの仕様でカバーし、ITRON2のフルセットとほぼ同等の機能を定義しています。

• 1996 年頃: ITRON サブプロジェクトの第 2 フェーズが開始されました。
  • この頃、組み込みシステムの大規模化、複雑化が急速に進み、アプリケーションの移植性の向上が求められていました。組み込みシステムの性能向上に伴い、当時のITRON仕様ではオーバーヘッドが大きいため採用されていなかった機能が追加されていきました。μITRON4仕様書に記載されているトロン協会の調査によると、当時の主な懸念事項は「OSのリソース消費が多すぎる」というよりも、「エンジニアが使いこなせない」や「仕様の違いが大きく、切り替えの負担が大きい」というものでした。

• 1999年: μITRON4仕様がリリースされました。
  • 当初のITRON仕様OSは、性能の低いCPUでも利用できるように「弱い標準化」の考え方に基づいていましたが、ITRON上でミドルウェアの利用が増えるにつれて、ソフトウェアの移植性を向上させるために「強い標準化」が求められるようになり、互換性や仕様の厳密性が向上しました。

• 2000年：T-Engineプロジェクト開始。
  • T-Kernelプロジェクトは、ITRONの標準化を推進し、単一ソース実装を作成して公開することで「より標準化が進んだ」次世代RTOSであるT-Kernelを実現するためにスタートしました。
• 2010年：仕様書の発行や技術セミナーの開催などを通じてTRONプロジェクトを推進してきたTRON協会がT-Engineフォーラムに加盟。
• 2015年：T-EngineフォーラムがTRONフォーラムに名称変更。
• 2017年: 2017年11月10日、電気電子技術者協会は、トロンフォーラムからμT-Kernel （マイクロT-Kernelと読む）の仕様の著作権の共同所有権を取得しました。 ^[7] μT-KernelはITRON仕様OSの論理的な後継です。μT-Kernel仕様の著作権は現在、両者によって共同所有されています。これは、μT-Kernel仕様に基づく小規模組込みシステム向けリアルタイムオペレーティングシステム（RTOS）のIEEE標準であるIEEE標準2050-2018の作成を容易にするためでした。
• 2023年：IEEEは、TRONプロジェクトが提案、作成、リリースしたRTOSを「TRONリアルタイムオペレーティングシステムファミリー、1984」と呼んでIEEEマイルストーンとして認定し、TRONプロジェクトのリーダーである坂村健氏が1984年に研究助手として働いていた東京大学のキャンパスに認定銘板が設置されました。^[8]

2016年現在、μITRON仕様の最新版は1999年に公開されたμITRON4であり、μITRON4の最新版は2006年12月に公開された4.03.03です。仕様書では、将来的にμITRONからT-Kernelへスムーズに移行できるような仕様設計をしていく方針であるとされています。(英語版仕様書はこちら：μITRON 4.0仕様書 Ver. 4.03.00)

坂村氏は、μITRONは2000年当時すでに「成熟した技術」だったと語る。ユビキタス時代においてはITRONプロジェクトよりもT-Kernelプロジェクトに力を入れるべきだという観点から、従来μITRONが使われてきた小規模システム向けにμT-Kernelを提供し、IoT時代を見据えたμT-Kernel 2.0も提供してきた。

T-Kernelは主に高度な情報処理が求められる組み込みシステムで利用されていますが、高度な処理を必要としないシステムでは今でもμITRONが使われています。

設計勝利事例としては、エンジン制御システムにμITRONを採用したトヨタ・プラド（2005年）などが挙げられ、TRONプロジェクト30周年記念ページに掲載されている。^[9]それ以降の設計勝利事例としては、本体OSにFreeBSDを採用したゲーム機「Nintendo Switch」や、コントローラー（Joy-Con）の無線通信制御にμITRON4.0を採用した（2017年）などがある。^[10]

ただし、ITRON 仕様 OS が配布されていた当時、TRON プロジェクトは、マニュアルや製品自体に ITRON 仕様 OS の使用について記載するようにユーザーに求めていなかったため、デザインウィンの正確な集計はまったく存在しません。

μITRONは、事務機器や家電製品、ゲーム機のリモコンなど目に見えないところで使われるOSとして使われています。

また、テレビ録画サーバや自動車などの高機能機器にも利用されており、システム全体を制御する高機能OSの下には、複数のMCUと複数のOSが搭載され、それらを制御しています。メインOSが組み込みLinuxや組み込みWindowsであっても、録画サーバのメディア書き込み用MCUや自動車のエンジン制御用MCUなど、目に見えない部分ではμITRONが動いています。任天堂が2017年に発売したゲーム機「Nintendo Switch」は、メインOSにFreeBSD準拠のOSを採用していますが、コントローラ（Joy-Con）の近距離無線通信（NFC）の制御には、μITRON4.0仕様に準拠したイーソルのRTOSを採用しています。^[10] Nintendo Switchは、本体のファイルシステムにイーソル株式会社のT-Kernelをベースとした「eCROS」プラットフォームの一部である「PrFILE2 exFAT」、NFCを扱うための通信スタックとしてAndroidプラットフォームの一部である「Libnfc-nci」など、TRON系OSを含む多様なプラットフォームを採用している。任天堂のゲーム機だけでなく、自動車やスマートフォンなどの先進的なデバイスには、メインOSに加えてRTOSを含む複数のOSが搭載されている。

μITRONは、一般消費者に最も近いGUIを持つOSとして、2000年代前半から後半にかけて日本で普及した高機能携帯電話のOSとして広く採用された。ルネサスが2004年に発表し、2000年代半ばに日本で発売された高機能携帯電話の多くでメインCPUとして採用されたSH-Mobile3など、携帯電話メーカーにプロセッサを供給するマイクロプロセッサメーカーは、自社のプラットフォームの一部としてITRON仕様OSを提供した。ITRON仕様OSは標準化が進んでおらず、各社が携帯電話ごとにソフトウェアをカスタマイズしていたためソフトウェアが肥大化し、第3世代移動通信システム（3G）携帯電話ではOSのカスタマイズが課題となった。^[11] 2003年にNTTドコモは、3G FOMAサービスのOSとしてSymbian OSとLinuxを推奨すると発表した。そこで、2005年頃からは「ガラパゴス」携帯電話でも、ITRONのようなRTOSではなく、Linuxのような汎用OSが使われるようになりました。

μITRONは携帯電話のメインOSとして使われなくなった後も、カメラ制御用マイクロプロセッサなどで動作していることがある。例えば、富士通が2003年に発売し、2000年代初頭に日本で普及したカメラ付き高機能携帯電話の多くに採用された画像処理LSI「Milbeaut Mobile」は、OSとしてμITRONを採用していた。^[12] Milbeautシリーズは、ドライブレコーダーやドローン、監視カメラなどの画像処理LSIとして2010年代に入っても販売されている 。

1990年代から2000年代前半のマルチメディア機器では、低性能プロセッサの性能を最大限に引き出し、映像処理とネットワーク通信をリアルタイムに並行して制御するなど、高度な機能を実現するためには、ITRONなどのRTOSを使う必要がありました。しかし、一方でエンジニアへの負担が非常に大きく、マイクロプロセッサの性能が大きく向上した2010年代以降は、そうした高機能機器の制御にRTOSを使うことは推奨されなくなりました。基本的にはAndroidなどの組み込みLinuxを使い、リアルタイム性能が求められる部分のみRTOSを使うという形になっています。ITRON仕様OSは標準化が進んでいないため、トロンフォーラムでは高機能組み込みシステム向けのRTOSとしてT-Kernelを推奨しています。 2000年代前半の一般消費者向け組み込み機器では、セイコーエプソンのプリンター「Colorio」シリーズに、2008年にイーソルのT-Kernelをベースとしたソフトウェアプラットフォーム「eCROS」が採用された。^[13]

ITRON の人気の要因は多々ありますが、その 1 つが「緩い標準化」という概念です。API 仕様はソース レベルで規定されており、バイナリ API の互換性は規定されていません。これにより、実装者は、実装が対象とする特定の CPU モデルの機能を利用できます。開発者は、統合されたパケットを使用してパラメータを渡すか、API (システム コール、ライブラリ コールなど) に個別のパラメータを渡すかを選択する自由さえあります。このような自由は、それほど強力ではない 8 ビットまたは 16 ビット CPU を最大限に活用するために重要です。これにより、異なる実装間でバイナリ互換性を維持することは不可能になります。これが、ミドルウェア配布のバイナリ互換性を促進するために 2000 年代にT-Kernelの開発につながりました。T-Kernel は、仕様と、TRON フォーラム (旧 T-Engine フォーラム) からT-Licenseに基づいて無料で入手できる承認されたソース コードに基づく単一の実装の両方を指します。そのため、T-Kernel はバイナリ API の非互換性に悩まされることはありません。

ITRON仕様は、商用実装を販売するさまざまな企業によって推進されていました。また、NPO法人TRON協会^[14]もITRON仕様や他のTRON仕様OSを公開することでITRON仕様の推進に取り組んでいました。しかし、2010年第1四半期から、TRON協会はT-Engineフォーラム^[15]の一部となり、次世代RTOSであるT-Kernelなど他のOSの推進に取り組んでいる非営利団体となりました。T-Engineフォーラムは、2015年にTRONフォーラムに名称を変更しました。

JTRON ( Java TRON ) は、 Java プラットフォームを使用できるようにするための ITRON のサブプロジェクトです。

• エクスピード– ニコン
• ビオンズ– ソニー
• CxProcess – コニカミノルタ
• ソフトン– 富士通

• 公式サイト、TRON
• GitHubの Tron フォーラム
• 坂村健博士研究室 アーカイブ 2021-06-13ウェイバックマシン
• ITRONプロジェクトアーカイブ
• TRONの技術展示会が毎年英語で開催されます
• 世界で最も人気のあるオペレーティングシステム