호스트와 타겟 간의 통신 부담과 타겟 자원이 제한적이라는 문제를 해결하기 위해서, 호스트 중심 원격 개발 환경(Remote Development Environment: RDE)을 구성하였다. 이 원격 개발 환경은 여러 개발 도구로 구성되어 있는데, 이들 도구가 타겟시스템에 접속하여 내장형 응용를 개발하는데 있어서 공통 기능, 공통 데이터가 존재한다. 그런데 이들을 각각 유지시키는 것은 타겟시스템에 부담을 줄 뿐만 아니라, 개발 도구를 추가/구현하는 것도 매우 어렵게 한다. 이 문제를 해결하기 위해 원격 개발 도구들의 공통 요소들을 모아 도구와 타겟시스템 사이에 중개자 역할을 하는 타겟관리자를 둔다. 타겟관리자는 미들웨어로서 호스트와 타겟 간의 통신 채널을 하나로 유지하면서 도구와 타겟 간의 통신을 중재하고, 도구들이 심볼 테이블을 공유할 수 있도록 심볼 테이블을 관리한다. 또한, 타겟에 있는 도구 전용 메모리를 관리하며, 호스트 상에서 개발한 내장형 소프트웨어를 타겟에 로딩하는 일을 처리한다. 이러한 타겟관리자를 사용하는 원격 개발 환경은 도구들에게 공통 인터페이스를 제공하여, 통신 방식 등의 하부 구조에 상관없이 서비스를 받을 수 있고, 새로운 도구를 추가하는 것도 용이하게 할 수 있다는 장점을 갖게 된다. 본 논문에서는 ETRI 에서 개발 중인 실시간 운영 체제인 Q+용 타겟관리자를 설계하고 구현한다. 또한, 타겟관리자가 동작하게 될 내장형 실시간 응용 개발 환경에 대하여 소개하고, 구현 결과를 도구들과 연계하여 보여주며, 타겟 관리자를 둔 원격 개발 환경이 타겟 관리자를 두지 않은 경우에 비해 호스트와 타겟 간의 통신 횟수가 얼마나 감소하는지 시험 결과를 통해 보여준다. 현재 타겟 관리자의 프로토타입을 개발하여 도구들과 통합 시험을 하였는데 기본 기능들이 성공적으로 수행됨을 확인하였다.
오늘날의 핸드폰, PMP, 지능형 가정기기, 자동차 엔진 컨트롤 시스템과 같은 내장형 시스템은 인간의 삶과 일, 놀이 등 살아가는 환경에 대한 전환을 가져오고 있다. 이에 따라, 내장형 시스템 응용들의 복잡성이 증가하고 있으며, 그런 내장형 컴퓨팅 플랫폼에는 시간결정성을 갖는 실시간 운영체제를 사용해야 한다. 이런 실시간 운영체제들은 예측 가능한 서비스들 뿐만 아니라 작은 실행 이미지 크기를 가져야만 하고, 커널 서비스들은 각 서비스 수행에 얼마만큼의 시간이 소요되는지를 명세하여 시간결정적 이어야만 한다. 이런 정보를 토대로, 응용 개발자들은 각 태스크가 마감시간을 준수하도록 하는 실시간 응용 소프트웨어를 설계할 수 있다. 본 논문에서는 2r 레벨의 우선순위를 갖는 태스크들 중 최상위 우선 순위를 결정하는데 있어 고정 상수시간을 보장하는 다차원 기법의 실시간 태스크 스케줄링 알고리즘을 기술한다.
자바는 플랫폼 독립성, 높은 보안 수준, 멀티 쓰레드 지원 등의 다양한 장점을 가진 언어로서 인터넷 응용에서 이제 차세대 내장형 시스템을 위한 실행 환경으로 기대를 모으고 있다. 특히 퍼스널자바는 셋톱박스나 PDA 등의 내장형 응용을 위해 경량화된 자바 가상 기계로서 현재 다양한 운영체제 및 하드웨어에 활발히 이식되고 있다. 본 논문은 내장형 시스템을 위한 플랫폼으로서 내장형 리눅스상에서의 퍼스널자바 수행 환경을 제안하고 그 개발 내용을 기술한다. 내장형 리눅스는 기존 상용 실시간 운영체제에 비해 비용이 매우 저렴하며 소스 코드가 공개되어 있어 다양한 수준의 수정 및 개발이 가능하다는 장점을 가진다. 본 논문에서는 이러한 내장형 리눅스에 퍼스널자바를 이식함에 있어 구축된 개발 환경 및 이식에 적용된 개발 방법과 내용을 소개한다.
이동 단말기 관리, 무인 항공 제어 시스템 둥의 시스템에서는 검색 대상의 정보(위치, 여러 가지 상태등)가 시시각각으로 빠르게 변화하므로 현재의 상태를 정확히 파악하기 위하여 많은 양의 자료 검색, 변경 요청이 빈번히 발생한다. 이와 같은 시스템에서의 상태 정보 검색은 자료의 효용성이 사라지기 전에 이루어져야 하므로 디스크 I/O가 많은 디스크 상주형 데이터베이스로는 한계점을 안고 있다. 또한 빠른 검색을 지원할 수 있는 주기억장치 상주형 데이터베이스로는 다량의 데이터를 저장해야 하는 어려움을 안고 있다. 본 논문에서는 위와 같은 실시간 검색 기능과 대용량 자료 저장의 2가지 요구 사항을 만족시키기 위한 내장형 주기억장치 저장 시스템을 개발하였다.
인터넷 정보가전분야에 적용되는 내장형 리눅스 시스템은 제어장치, 휴대형 단말기나 홈서버등 용도에 따라 시간 제한과 관련한 서비스를 지원해야 하므로 실시간성을 가져야 한다. 그러나, 현재 적용되고 있는 대부분의 내장형 리눅스(Embedded Linux) 시스템은 표준 리눅스 시스템을 참조하여 구축되어, 리눅스의 스케줄링 구조에 따라 실시간 태스크라 할지라도 작업 수행시간에 대한 예측성(Predictability)이 떨어져 실시간성을 보장할 수 없다. 본 연구는 리눅스의 스케줄링 기법을 비트맵(Bitmap)을 이용한 기법으로 수정하여 실시간 태스크들에 대한 고정 스케줄링 시간을 갖는 스케줄러(scheduler)를 구현했으며, 시뮬레이션을 통한 표준 리눅스 스케줄러와 구현된 스케줄러의 비교 자료를 제시했다.
단순 모니터에서 CPU, 메모리, 그리고 하드디스크를 갖춘 셋탑박스에 이르기까지 내장형 시스템은 다양한 응용에 사용되고 있다. 특히 휴대용 또는 소형기기에 멀티미디어를 서비스하는 경우가 증가하고 있고 이들 시스템에는 내장형 운영체제가 탑재되고 있다. 본 논문에서는 멀티미디어 서비스를 위한 내장형 리눅스가 탑재된 임베디드 시스템에서 응용 프로그램과 운영체제 커널사이의 메모리 복사 요구를 감소시키는 Null copy기법을 제안한다. 저성능의 컴퓨팅 파워 및 저용량의 메모리를 가진 내장형 시스템에서 연속 미디어를 네트워크를 통해 실시간으로 전송하고자 할 때 Null copy 기법은 시스템의 QoS를 만족시킬 수 있다. 웹 카메라를 내장형 리눅스 개발 보드에 장착하여 영상 전송 환경을 구축한 결과 Null copy 기법은 CPU 이용률 및 마감시간 실패측면에서 기존 커널에 비해 우수한 성능을 나타내었다.
소프트웨어의 생산성을 높이고 신뢰성 있는 실시간 이동형 내장 소프트웨어를 개발하기 위해서는, 소프트웨어를 실시간으로 정확하게 분석하고 시험 검증할 수 있는도구가 필요하다. 이러한 도구는 기본적으로 소스코드 기반의 화이트박스 시험 기능, 실시간 시스템 모니터링과 실행 제어 기능을 필요로 하며, 향후 다양한 시스템 환경과의 연동을 고려하여 재사용성과 이식성을 높일 수 있도록 설계되어야 한다. 본 논문에서는 실시간 이동형 내장 소프트웨어를 시험하기 위한 시험검증 도구의 기능적 요구사항을 식별하고, 식별된 요구사항을 바탕으로 시험검증 도구에 적합한 구조를 설계하였다 또한 시험검증 도구의 확장성과 이식성 제고를 위해 각 기능에 대한 구체적인 구현 기술과 기법을 제시하였으며, 이들 기능의 설계에 디자인 패턴을 적용하였다.
범용 컴퓨터가 아닌 홈 네트워크로 연결된 정보가전용 실시간 시스템에 내장되는 운영체제인 정보가전용 실시간 운영체제는 디지털 TV, 웹 TV, WebPad, PDA, Smart Phone 등에 사용된다. 그러나 정보가전용 실시간 운영체제는 선점형 스케줄링, 멀티 태스킹 및 태스크간 예측 가능한 동기화 방법 그리고 짧고 제한된 인터럽트 처리와 작은 실행 이미지 등과 같은 특징들을 갖는다. 본 논문에서는 이와 같은 특징들을 만족하는 정보가전용 실시간 운영체제를 DVD 플레이어에 적용하여 설계 및 구현한 내용을 기술한다.
내장 시스템(Embedded System)기술은, 정부가 주도하는 기술과제로 여러 응용분야에서 각광을 받고 있다. 본 논문에서는 내장 시스템이 가지는 한계상황 하에서 프로세스가 좀더 빠르게 복구하는 기법을 제안하고자 한다. 빠른 복구를 위해서는 두 가지 조건이 만족되어야 한다. 첫째 조건은 실제 프로세스의 이상이 발생 했는지를 빠르게 감지해야 한다. 기존에는 주기적으로 프로세스를 감시하는 방법들이 많이 사용되었으나 이런 방법들은 내장 시스템에서 빠른 프로세스 복구를 하는데 한계점들이 나타냈다. 따라서 시스템 레벨에서 프로세스 종료를 시키는 시그널(signal)을 훔치는(hooking) 방법[1]과 프로세스 스케줄 순서를 조정하는 방법을 토대로 프로세스의 이상을 빠르게 감지할 수 있다. 두 번째는 한정된 자원 아래서 효율적으로 복구 데이터를 관리 및 복구해야 한다. 기존의 복구 기법에 경우 다양한 자원을 대한 복구를 위해서 자원을 많이 사용하였지만 우리가 사용하는 공유메모리 기법[1]은 자신의 필요한 정보만을 관리함으로써 한정된 자원 환경에서 복구가 가능하도록 하였다.
정보 가전 분야에 있어서 급속한 기술 발전으로 인해 하루가 다르게 새로운 기능이 추가됨에 따라 내장형 시스템 소프트웨어의 크기 및 복잡도 또한 함께 증가하고 있고 이를 개발하고 유지보수 하는데 있어서도 막대한 비용과 노력이 요구된다. 이를 해결하기 위한 방안으로 소프트웨어의 재사용성을 높이기 위한 노력이 이어지고 있다. 본 논문에서는 실시간 제약 특성을 지닌 평면 디스플레이 시스템 소프트웨어의 재사용성을 높이기 위하여 기존 내장형 시스템 소프트웨어에서 사용되던 순차적 구조에서 탈피하여 마이크로 커널 기반 태스크 구조를 제안하고 각각의 구조에 따른 소프트웨어의 재사용성을 측정하기 위한 기준(Metrics)과 그 측정 결과를 통하여 제안된 구조가 재사용에 적합함을 보이고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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