본 논문은 windows 상에서 디바이스 드라이버 구현을 위하여 타겟 디바이스를 사용하기 이전에 가상의 범용 디바이스 드라이버 개발도구를 이용하여 시뮬레이션 함으로써 최종 타겟 디바이스 개발의 효율성을 증대하고 개발 기간의 단축 및 비용 절감하는데 목표를 둔다. 일반 PC에서 COM 포트를 이용하는 시리얼 통신으로 테스트 킷을 구현하여 드라이버를 개발하고 테스트할 수 있으며. 나아가 드라이버 연구에 있어서 실제 타겟 디바이스 없이 S/W 만으로도 올바른 드라이버를 개발할 수 있으며, 드라이버 동작과 내부 메커니즘을 비주얼하게 확인하여 초보 드라이버 개발자들에게도 도움을 주는데 목적이 있다. 이에 본 연구에서 새로운 개발 방향을 제시하고 실험을 하였다.
디바이스 드라이버의 결함은 시스템 실패의 주요 원인이다. 임베디드 디바이스 드라이버는 세심히 검증되어야 하지만, 디바이스 드라이버는 디바이스 동작에 큰 연관이 있기 때문에 단독으로 검증하기 어렵다. 비동기적인 디바이스의 DMA 동작들은 보통 복잡한 구조를 가질 수 있으며 비결정적인 조건상에서 발생하는 문제가 있을 경우 재현하기가 매우 어렵다. 이러한 관점에서, 실제와 동일한 인터페이스를 가지고 있는 가상 디바이스를 사용하게 되면, 코드의 변경 없이 디바이스 내부 상태 변화를 관찰 할 수 있다. 본 논문에서는 가상 디바이스를 활용하여 DMA 동작과 CPU 의 메모리 접근간의 충돌을 감시할 수 있는 방법을 제시한다. 가상 임베디드 시스템을 QEMU full system emulator 상에서 동작시키고, CPU 와 가상디바이스의 시스템 버스에 대한 메모리 접근을 추적하는 기능을 개발하였다.
스마트폰의 보급량은 기하급수적으로 증가하고 있지만, 주기적인 고성능 스마트폰 및 업그레이드된 운영체제의 출시로 인하여 1년~2년 사이에 구형 스마트폰이 된다. 이러한 스마트폰의 환경적인 제약 부분을 해결하기 위하여 Thin-Client 단말을 이용한 가상화 기술이 개발되고 있다. 하지만 가상머신(VM: Virtual Machine)의 경우 센서 및 GPS 장치가 장착되지 않아 센서와 GPS 장치와 관련된 응용프로그램을 구동할 수 없다. 본 논문에서 x86 기반의 시스템에서 가상 머신으로 동작하는 Android용 가상머신의 디바이스 드라이버를 구현하여 가상머신 환경에서 최신 스마트폰을 사용하는 것 같은 Android 가상화 기능을 제공하고자 한다. 가상 디바이스 드라이버는 실제로 동작하는 구형 Android 스마트 폰(Thin-Client)으로부터 센서 및 GPS 정보를 수신하여 가상 장치에 실제 디바이스가 있는 것처럼 동작하는 방법을 제안하고자 한다.
현대 사회의 모든 분야가 정보화에 의해 통합되면서 여러 분야에서 고성능 서버에 대한 수요가 증가하고 있다. 그러나, 그것의 높은 비용과 상대적으로 제한된 성능으로 인하여 최근에는 여러 대의 호스트를 네트워크로 연결하는 클러스터링 기술이 각광을 받고 있다. 이러한 다수의 호스트로 구성된 클러스터 시스템의 성능을 최적화하기 위해, 각 노드에 분산된 자원을 효율적으로 통합하고 관리함으로써 사용자에게 투명하고 일관된 인터페이스를 제공하는 단일 시스템 이미지의 지원이 요구된다. 본 논문에서는 리눅스 클러스터 시스템의 입출력 공간에서 단일 시스템 이미지를 지원하기 위한 가상 블록 디바이스 드라이버 설계를 제안하였다. 가상 블록 디바이스 드라이버는 원격 노드의 디스크를 가상의 지역 디스크로 다루기 위해 기존의 파일 시스템을 수정하지 않고 디바이스 드라이버 수준에서 접근함으로써 파일 시스템과의 호환성을 유지하며 사용자에게 투명성을 제공한다.
Wave Pipelining(WP) 기법을 적용한 가상버스(Virtual Bus) 네트워크 구조는 병렬 컴퓨팅에서 중요한 메시지의 긴급성을 효과적으로 지원한다. 우리는 효율적인 통신을 지원하는 가상버스에 적합하도록 MPI를 설계, 구현(MPI/VBus)하였다. 또한, MPI/Vbus와 디바이스 드라이버가 메시지 큐들을 커털 영역에서 공유하도록 설계함으로써 사용자 레벨 통신(User Level Communication)을 쉽게 구현할 수 있도록 했다.
임베디드 시스템 분야가 발전하면서 하드웨어와 소프트웨어의 복잡도가 증가하고 또한 응용프로그램들의 요구사항이 점차 다양해짐에 따라 기존의 범용 운영체제에서 모든 작업을 처리하는 방법은 시스템의 신뢰성과 안정성을 떨어뜨리게 된다. 이를 해결하기 위해 응용프로그램 특성에 맞는 운영체제가 동작할 수 있는 다중 운영체제 플랫폼을 구성하는 것이 임베디드 시스템의 가상화 기술이며 시스템의 안정성과 신뢰성을 증진시키는 목적으로 사용한다. 본 논문은 가상화 기술을 임베디드 시스템에 적용하고 가상화 기술에 알맞은 디바이스 드라이버를 작성하고 이에 대한 성능을 측정, 평가한다.
SD 메모리 카드는 휴대용 디지털 장비에서 널리 사용하고 있으며, 저장 장치로 대부분 낸드 플래시 메모리를 사용하여, 저 비용으로 사용자의 중요한 데이터를 안전하게 저장하는 특징을 가지고 있다. 하지만 낸드 플래시 메모리를 저장 장치로 이용하는 경우에 대용량의 데이터를 전송시 메모리 용량이 부족한 경우에 사용자의 데이터를 저장할 수 있는 방법이 존재하지 않는다. 본 논문에서는 가상 SD 메모리 카드 시스템을 제안한다. SD 메모리 카드에서 데이터를 저장하기 위해 메모리 코어로 플래시 메모리를 이용하는 방식이 아닌 외부 저장 장치를 이용하여 호스트에서 요청된 데이터를 SD 메모리 카드 디바이스 드라이버를 이용하여 처리하도록 하였다. 실험을 위해서 S3C2450 ARM CPU의 SMC 컨트롤러에 FPGA 기반의 SD 카드 슬레이브 컨트롤러 IP를 이용하여 테스트 하였다.
IEEE 802.11 규격에 따른 무선랜은 사설망에서 사용됨은 물론, 공중망 사업자들에 의한 핫스팟 서비스까지 제공되면서 수요가 더욱 늘어나고 있다. 사용자가 늘어남에 따라, 이에 대한 보안의 중요성 또한 늘어났다. IEEE 802.1X는 랜 접속 서비스를 받고자 하는 시스템이 인증을 거쳐 랜을 사용할 수 있도록 함으로써, 허가 받지 않은 사용자가 무단으로 사용하거나 도청하는 것을 어렵게 한다. 기존의 Linux 용 access point 디바이스드라이버에 802.1X 가상 포트를 추가하고, 이를 제어하는 가상 포트 제어기를 통하여, 사용자 인증 기능이 추가된 access point를 설계, 개발하였다. 개발된 시스템은 embedded Linux 형태의 access point고 사용되어 질 수 있다.
이 논문에서는 시스템 수준의 가상프로토타이핑 환경을 자동으로 생성하고 이를 위한 소프트웨어 환경을 생성하는 프레임워크를 제안한다. 가상프로토타이핑 자동 생성 프레임워크는 Y-chart 접근법을 기반으로 한다. 알고리즘의 명세를 위해서는 SDF 모델 기반의 방법과 사용자가 직접 Task를 기술할 수 있는 방법을 제공하고 아키텍처 명세를 위해서는 플랫폼 기반의 기술 방법을 제공한다. 플랫폼 명세는 시스템에 사용되는 모듈에 대한 인터페이스 파일을 명세하고 그래픽 기반의 플랫폼 기술을 제공하여 사용자가 쉽게 플랫폼 구성을 변경할 수 있도록 했다. 인터페이스 파일에 모듈을 사용하기 위한 디바이스 드라이버의 정보를 명세하여 소프트웨어 생성 시 모듈을 사용하기 위한 코드가 자동으로 삽입되도록 하였다. 프로세서의 시뮬레이션은 빠른 소프트웨어의 기능 개발과 설계 공간 탐색을 위해 지연시간이 기술된 코드를 호스트에서 직접 수행하는 방법과 검증을 위하여 컴파일 된 이미지를 ISS를 사용하여 시뮬레이션 하는 두 가지 방법을 제공한다. 실험에서는 JPEG decoder를 기술하고 가상프로토타이핑에서 수행해봄으로 해당 프레임워크가 효과적으로 사용될 수 있음을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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