神道の文献は、たとえ最古の古事記(712年)であっても、仏教伝来(遅くとも6世紀半ば)後に書かれたものであるので、そもそも「仏教に影響されていない神道」というものを記録している文献はない。すなわち仏教抜きで神道を考えるというというのはそもそも現代では無理。

「復古神道」は名前に反して江戸時代の新興宗教であって、儒教・仏教色を排すという意味ではかえってそれらの影響をうけている。

C++ はながいこと食わず嫌いだった。とにかく「難しい」というイメージだけ先行していた。

しかし、あくまで better C として使う限りでは難しくないし、可読性が上がるので、 C++ を使わない手はないという気持ちになった。

これまでの漠然とした C++ への不安

書いたコードと出てくるバイナリ

C を書いていると、だいたいは書いたコードがそのままバイナリに翻訳されている感があり、安心感がある。struct はメモリ上の配置そのままだし、関数だって単に処理のまとまりに名前がついてて、呼び出しもとに自動的に戻ってくるラベルなだけだ。

C++ になるとオブジェクト指向に概念が入ってきて、これが実際どのようにコンパイルされるかに不安が出てくる。クラスはメモリ上でどう表現されているのか、メソッドディスパッチはどのように行われているか?

もちろん知っている人にとっては簡単な話で

  • class は単に struct である
    • フィールド定義はそのままメモリ上の表現となる
    • メソッド定義は関数になる
    • 実際、C++ で class と書かれた定義を struct に置き換えても問題なくコンパイルされる (フィールドのスコープがデフォルトで class は private で struct が public である違いだけ)
  • メソッドディスパッチは基本的に静的である
    • レシーバによって動的にディスパッチされる関数は virtual 関数と呼ばれる
    • コンパイラがテーブルを作って動的に呼びだし関数を変えている

ということで、virtual を使わない限りでは、C++ の class は C で struct 定義と、その第一引数にその sturct ポインタをとる関数郡でしかなく、これは C でよくやるオブジェクト指向のプリミティブな実装とよく似ている。

このようなCのコードは

#include <stdio.h>

typedef struct {
	unsigned counter;
} my_counter;

void my_counter_init(my_counter* this) {
	this->counter = 0;
}

void my_counter_incr(my_counter* this) {
	this->counter++;
}

unsigned my_counter_get_count(my_counter* this) {
	return this->counter;
}

int main() {
	my_counter counter;
	my_counter_init(&counter);

	printf("%d\n", my_counter_get_count(&counter));
	my_counter_incr(&counter);

	printf("%d\n", my_counter_get_count(&counter));
}

このようなC++のコードとほとんど同じバイナリが出力される

#include <cstdio>

class my_counter {
	unsigned counter;
public:
	my_counter();
	void init();
	void incr();
	unsigned get_count();
};

my_counter::my_counter() {
	this->counter = 0;
}

void my_counter::incr() {
	this->counter++;
}

unsigned my_counter::get_count() {
	return this->counter;
}

int main() {
	my_counter counter;

	printf("%d\n", counter.get_count());
	counter.incr();

	printf("%d\n", counter.get_count());
}

テンプレート多用するとバイナリサイズ増えるんじゃないの?

テンプレートは、複数の型に対する処理を1回でまとめて書けるという仕組みなので、原理的には、扱う型が増えるほど、出力バイナリに関数本体が増えていくことになる。

しかし一方で、テンプレートをコンパイル時計算のために使うような場合は、コンパイル時に解決されるコードがほとんどになり、出力バイナリは書いたコードの見た目の多さに反してかなり少なくなることもある

ということで、テンプレートが使われているからといってバイナリサイズが肥大化するというわけではない。

最適化はどこまで信用できるか?

この書きかたで本当に最適化されたコードに出てくるの? という不安がある。これは難しくて、コンパイラが優秀でも、当然プログラマがちゃんと const を付けてコンパイラに意図を伝えないと、完全に最適化されたコードにはならない (インライン化されないとか)。

C にはない概念がある分、const の付けかたが複雑で、ベターCとして使おうと思うと一番ハマる。

一方で、テンプレートメタプログラミングでコンパイル時に計算することができるので、コンパイラが判断できないような高度な最適化を自力でやることができる。

なぜ組込みでこそなのか?

組込みのコードはどうしてもマジックナンバーが多くなりやすく、C で書くとマクロだらけになる。Cのマクロは文字列展開なので型がなく、当然マジックナンバーにも型を付与できない。組込みは実行時デバッグのコストが高いので、コンパイル時に見つけることができるエラーは全てコンパイル時に見付けたいが、Cではそこまでのことができない。

浮動小数点まわりについてはMCUでは非常に重い処理になるので、できるだけ事前計算した係数をつかってMCU上では整数演算にしてしまうなどの最適化をしたくなる。こういうときCのマクロだけで書くのはとても厳しい。C++ であればコンパイル時に浮動小数点計算を行って定数展開できるので、あきらかに有利になる。

浮動小数点に限らず、高いレイヤーでの最適化はコンパイラは知るよしもないので手でやる必要がある。その際C++のTMPは非常に強力に使える。

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測定中、10MHz 付近に急激な落ちこみが観測されることがあって気になっていました。そういうものなのかなとも思ったのですが、調べてみたら同じような問題にあたっている人がいて、まぁよく考えたらそういうものではないよなという感じです。

これは簡単に再現することができます。TGとSAを同軸で直結させて、TGを有効にし、10MHz 付近を拡大することで、変な落ちこみを見ることができます。

以下の画像がそうですが、明かに1dB 落ちこみがあるのがわかると思います。

あるいは、掲示板中にもありますが 10μH と 33pF ぐらいを直列に接続し、バンドパスフィルタを構成した上で 10MHz 付近を見ると、スカートが不自然になっているので非常に目立ちます。 冒頭の画像はこの方法での再現です。直結よりもわかりやすくおかしいことがわかります。

広いスパンで見ているときや、広いダイナミックレンジで見ているときには気付きにくいかもしれませんが、フィルタのようなものを測定するときはかなり気になる挙動だと思います。

10MHz 付近はアマチュア無線でも使う帯域ですし、基準信号付近ですから余計気になります。位相雑音がどうとかよりも致命的な問題でしょう。

現時点での解決方法

ファームウェアの 1.15 が1月22日にリリースされており、これにある程度の修正が含まれています。

最新のファームウェアは http://int.rigol.com/Support/SoftDownload/3 からダウンロードできます。

Product Series → Spectrum Analyzer → DSA815 Firmware_00.01.15.01.00 というのをダウンロードします。DSA815(DSP)update.rar というやつです。

DSA815update.sys を USB メモリのルートディレクトリにコピーして、DSA815 のフロントUSBポートに接続し、Storage の画面でこのファイルを選択したあと、Sys Update を選択すると、アップデートが開始されます。数分で終わり、再起動すると最新のファームウェアで起動します。

バッファロー USB3.0メモリ バリューモデル (8GB・ブラック)RUF3-WB8G-BK -

3.0 / 5.0

↑ 使ったUSBメモリです。自宅にUSBメモリがなく、SDカードリーダーとSDカードで代用しようと思いましたが、DSA815 では認識されませんでした。純粋な USB メモリじゃないとダメなようです。ググってみると、メーカー的にはできるだけ容量が少ないほうが信頼性が高いということになっているみたいです。とはいえ現時点で新品はもはら8GB未満は売ってません。これは USB 3.0 メモリですが、DSA815 は USB 3.0 に対応してないので、古くてもなんでもいいはずです (信頼性は別として)。

解決したか?


見ての通りです。直結の場合では不連続部分はわかりません。一方バンドパスフィルタで見たときはすこし不連続な部分が残っているようにみえます。

ということで、完全には解決しません。挙動的にはまるめ誤差みたいなのが発生しているような感じますが実装がどうなっているかはわかりません。

とはいえ、このように修正が入るので、現状の状態は Rigol のエンジニアは把握しており、直すつもりはあるようです。ファームウェアアップデートだけですめばいいんですが……

ファームウェアアップデートと保証

DSA815-TG には3年保証がついているのですが、ファームウェアアップデート時にどのような扱いになるか不安になりました。(そもそも国内販売版のものが国際版と完全に同一であるかの確証もない)

国内のリゴルジャパンへメールで確認をとったところ、すぐに返信していただけました。

  • 国内販売のものでもファームウェアは共通
  • ファームウェアアップグレードしても保証期間内では無償サポート

とのことで、アップグレードしても大丈夫そうです。

1.15 での他に気になった挙動

購入直後スクリーンショットをLAN経由でとれるようにしましたが 1.15 になって、TCPソケット経由でのコマンド解釈がすこし厳密になって動かなくなったので直しました。

あと、スクリーンショットをとるコマンドは最後にリモートモードを解除するコードを入れていたのですが、動かなくなりました。リモートからコマンドを実行すると必ずリモートモードになってしまって若干鬱陶しいのでなんとかしたいのですが、こちらの原因はよくわかってません。

どうやらスリープを挟まないとダメな模様

また、デフォルトで mDNS での DNS-SD の機能が無効になってみたいです。HTTP 経由でアクセスして設定しないと DNS-SD のクエリに応答しません。

備考

元のバージョンは00.01.12 でした。

アップグレード後は 00.01.15 です。


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