현재까지는 실시간 임베디드 소프트웨어 개발을 위한 효율적인 소프트웨어 모델링 언어가 부족하다. 그런데 모델 자체가 코드처럼 수행 가능한 통합 모델링언어를 xUML(Executable UML)이라 한다[2,4,7]. 이는 기존의 UML x.x에 실행과 관련된 개념과 시간에 관련된 규칙을 더한 것이다. 다시 말해 xUML의 모델은 실행과 테스트, 디버깅이 가능하다[2,4]. 본 논문에서는 기존의 UML x.x버전들과 xUML이 실시간 임베디드 소프트웨어를 모델링 하는데 적합한지를 비교/분석한 후, 임베디드 소프트웨어 모델링에 xUML을 적용하고자 부족한 면을 보완 및 확장하였다. 확장된 xUML의 노테이션은 병렬과 실시간 처리까지도 표현이 가능하도록 제안하였다. 사례 연구로서 두개의 터치센서로 동작하는 실시간 임베디드 시스템의 모델링을 보여준다.
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.
본 논문에서는 MDA(Model Driven Architecture) 기반의 임베디드 소프트웨어 컴포넌트 개발 방법을 소개한다. 이 방법은 이종의 임베디드 시스템에서 소프트웨어의 재사용성에 관한 문제점을 해결하고자 MDA기법을 임베디드 소프트웨어 개발에 적응한 것이다. 제안한 방법을 통해 하나의 메타 모델(Target Independent Model)을 각각의 다른 도메인에 맞는 타겟 종속적 모델(Target Specific Model)들을 만들고, 그에 따른 소스 코드(Target Dependent Code)를 개발하는 것이다. 이때 기 개발된 메타모델은 이종의 임베디드 시스템 개발에 재사용하려는 것이 목적이다. 우리는 이 방법에 따른 도구에 기존 xUML의 동적 모델링에서 표현되지 못하는 부분(병렬성, 실시간 등)을 보완하기 위해 확장하여 채택하였다. 확장된 xUML 노테이션을 기반으로 구현한 모델링 도구를 소개한다. 이는 임베디드 또는 병렬/실시간 소프트웨어의 모델링이 가능하다. 제안한 방법의 적응사례로서 이종 임베디드 시스템의 모델링을 통한 필드 개발을 보여준다.
임베디드 시스템은 특별한 목적을 수행하기 위해 컴퓨터 하드웨어와 소프트웨어를 결합시킨 것이다. 임베디드 시스템은 일반 데스크탑보다 작은 규모의 하드웨어에서 운영된다. 임베디드 시스템은 파워, 공간, 메모리 등의 여러 가지 환경적 요소에 제약을 받는다. 그리고 임베디드 시스템은 실시간으로 동작하기 때문에 임베디드 시스템에서 소프트웨어의 실패는 일반 데스크탑에서보다 훨씬 심각한 문제를 발생시킨다. 따라서 임베디드 시스템은 주어진 자원을 효율적으로 사용하여야 하고 임베디드 시스템의 실패율을 낮춰야만 한다. 치명적인 문제를 발생시킬 수 있는 임베디드 시스템의 실패의 원인 중 하나가 메모리에 관련한 문제이다. 임베디드 시스템 특정상 메모리 문제는 크게 하드웨어 기반의 메모리 문제와 소프트웨어 기반의 메모리 문제로 분류된다. 소프트웨어 기반의 메모리에 관련한 문제는 Memory Leak, Freeing Free Memory, Freeing Unallocated Memory, Memory Allocation Failed, Late Detect Array Bounds Write, Late Detect Freed Memory Write 등과 같은 것들이 있다. 본 논문에서는 임베디드 시스템의 메모리 관련에 대한 문제점을 파악하고 관련 툴을 연구하여 그 문제점들을 효율적으로 해결할 수 있는 기법을 점증적으로 연구하고자 한다.
소프트웨어 프러덕트 라인 개발 방법론이란, 개발 초기에 시스템의 공통적인 부분과 가변적인 부분을 명확히 하여 소프트웨어 자산을 구축한 후 요구 사항에 따라 가변적인 부분을 커스터마이징하여 목표 시스템을 생성하는 소프트웨어 개발 패러다임이다. 일반적인 소프트웨어 프러덕트 라인에 대한 연구는 활발히 진행되고 있지만, 컴포넌트 기반의 실시간 임베디드 소프트웨어 프러덕트 라인에 대한 연구는 상대적으로 미약하다. 본 논문에서는 실시간 임베디드 소프트웨어 프러덕트 라인구축의 생산성 향상을 위해, 특성 모델을 통해 기능적 가변성을 지원하고 상태 모델을 통해 동기화 지원 코드를 생성하는 코드 생성 시스템을 제안한다.
기존의 뮤직 소프트웨어 설계에서는 실시간 태스킹 모델을 고려하지 않았기 때문에 주요 모듈의 실행 시간에 대한 시간적 제약을 고려하는 시스템의 성능 분석이 어려웠으며, 소프트웨어 구조가 복잡하고 확장성이 부족하였다. 이러한 문제를 종합적으로 해결하기 위하여 RTSA를 사용하여 뮤직 임베디드시스템을 분석하고 분석 사양에 DARTS를 적용하여 컨커런트 태스킹 아키텍처를 설계하였으며, 각 태스크가 갖는 시간적 제약을 만족될 수 있는지를 검증하기 위하여 RMA (Rate Monotonic Analysis)를 사용하여 시스템 성능을 분석하였다. 설계 결과는 임베디드리눅스를 탑재한 인텔 벌버드 (Bulverde) 마이크로프로세서 기반의 Xhyper272 보드에서 구현하였다.
최근 웨어러블 단말기와 같은 소형 임베디드 시스템이 많아짐에 따라 임베디드 소프트웨어의 수요가 점점 늘어나고 있다. 그러나 임베디드 소프트웨어는 개발이 완료되어 있음에도 실제 하드웨어 없이는 소프트웨어의 검증이 어려운 단점을 가지고 있다. 이는 임베디드 시스템의 제품을 개발하는 과정에서 일정이 늦춰지고 시스템의 신뢰성을 떨어뜨리는 원인이 될 수 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하고자 메모리 관리가 용이하고 소형 임베디드 기기에서 저전력으로 사용할 수 있게 만들어진 실시간 운영체제인 UBINOS를 PC에 포팅하여 UBINOS 기반의 임베디드 소프트웨어를 PC 상에서 수행할 수 있는 코드 시뮬레이터를 제안한다.
가전 제품이나 정보 가전 기기를 포함하는 실시간 임베디드 응용 분야에서 Java를 소프트웨어 개발 플랫폼으로 선택하는 범위가 확대되고 있다. 현재 Sun에서 제공하는 PersonalJava 기술은 동적인 메모리 할당에 대하여 마크-회수(mark-sweep) 방식의 자동 쓰레기 수집(garbage collection) 기능을 지원하는데, 이 방법은 쓰레기 회수 수행전 응용프로그램의 수행을 중지시키는 방식으로 실시간 임베디드 환경에 적합하지 않다. 본 논문에서는 Java 기반 인터넷 셋톱박스나 디지털 가전기기에 탑재할수 있는 Java 플랫폼을 대상으로 기존에 적용된 비실시간 마크-회수 메모리 관리 기법을 대체하는 실시간 자동 메모리 관리 기법을 제시한다.
시간과 관련된 테스트는 임베디드 소프트웨어뿐 아니라 전체 임베디드 시스템의 신뢰도에도 큰 영향을 미치기 때문에, 시간과 관련된 임베디드 소프트웨어 테스트는 필수적이다. 임베디드 소프트웨어는 실시간 운영체제와 대상 하드웨어와 유기적으로 연관되어 있어 테스트가 일반 패키지 소프트웨어에 비해 용이하지 않다. 본 논문에서는 시간과 관련된 임베디드 소프트웨어 테스트를 위해 필요한 항목들을 분석하였으며, 사례 수행을 통한 실험 결과를 제시 한다.
특정 산업용 기기의 제어를 위해 사용되던 임베디드 시스템이 유무선 통신 네트워크와 접목으로 디지털 정보가전, 의료, 항공, 군사 등 전 산업 분야로 확대되는 “Embedded,Everywhere” 시대가 도래하고 있다. 임베디드 시스템은 실시간 처리, 저전력 등의 물리적 특성과 하드웨어(HW)와 소프트웨어(SW)의 동시 설계, 리소스의 절제된 사용 등의 특성을 반영해야 하므로 시스템 개발 전 과정에서 이러한 특성을 만족시키는 개발체계의 구축이 필요하다. 특히, 임베디드 소프트웨어의 공통. 핵심 기술을 자산화하여 체계적으로 재사용할 수 있는 환경 구축은 기술의 중복 개발을 최소화하고, 기술의 가치를 지속적으로 증대시킨다. 따라서, 고품질의 임베디드 시스템을 적시에 경제적으로 개발할 수 있는 임베디드 시스템 개발방법론과 임베디드 소프트웨어 재사용 체계의 개발 및 보급 기술은 소프트웨어 산업 경쟁력 향상에 공통적으로 필요한 기반 기술로 활용될 수 있다. 본 고에서는 신 성장 미래 산업의 기반이 되는 임베디드 시스템을 위한 개발 방법론과 재사용 체계 구축에 대한 동향을 기술한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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