• 한국정보과학회논문지:소프트웨어및응용
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• 제37권4호
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• pp.323-339
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• 2010

임베디드 시스템은 오늘날 우리 일상에서 널리 사용되고 있고 그 중요성은 더욱 증대되고 있다. 이에 비례하여 임베디드 시스템의 복잡도와 이를 개발하려는 노력 또한 더욱 더 증가하고 있다. 하드웨어와 소프트웨어로 구성되어 있는 임베디드 시스템의 이질적인 특성은 시스템 개발 및 통합 시에 에러를 야기하는 주원인이 된다. 그 중에서도, 하드웨어와 소프트웨어 간의 인터페이스에서 발생하는 에러가 시스템 에러의 13%를 차지하고 있으며 이 비율은 더욱 증가하는 추세이다. 우리는 하드웨어와 소프트웨어 동시설계를 위한 실제적인 인터페이스 동시 검증 기법을 제안하고 이를 지원하는 도구를 구현하였다. 먼저, 이 논문은 하드웨어와 소프트웨어간의 상호작용을 기술할 수 있는 인터페이스 명세를 정의한다. 이 명세 방법은 하드웨어와 소프트웨어 서로간의 특성을 잘 표현할 수 있고, 소프트웨어 명세로부터 하드웨어 명세로의 변환이 가능하여 전체 시스템이 소프트웨어의 입장에서 기술될 수 있도록 한다. 둘째, 작성된 하드웨어 설계와 소프트웨어 설계에 대해 명시된 인터페이스의 의미대로 동작하는지를 검증하는 기법을 제시한다. 주어진 명세로부터 소프트웨어의 동작을 가정하고 이를 하드웨어 설계로 모델링하여 하드웨어 인터페이스에 대한 모델검증을 수행하고, 그 후 소프트웨어의 동작에 대해 검증을 수행하는 가정-보증 추론(assume-guarantee reasoning) 방식의 검증을 수행한다. 마지막으로 기존의 검증 연구들이 저수준의 인터페이스를 추상화하여 현실적 적용이 힘들었던 반면 우리는 디바이스 API, 디바이스 드라이버, 디바이스 컨트롤러 등의 저수준의 인터페이스 코드들을 자동으로 생성하여 검증된 하드웨어와 소프트웨어 코드가 바로 통합되어 시스템을 구축할 수 있는 실제적인 해결책을 제시한다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2003년도 가을 학술발표논문집 Vol.30 No.2 (3)
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• pp.658-660
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• 2003

내장형 시스템의 일종인 네트워크 스위치는 소프트웨어의 하드웨어 의존성 때문에 그 개발에 어려움이 있다. 첫째, 하드웨어와 소프트웨어의 개발이 순차적으로 밖에 이루어지지 못하므로 개발 시간이 현저히 지연되며, 둘째. 하드웨어에 따라 소프트웨어가 이식되어야 하므로 개발 노력이 낭비된다. 특히 네트워크 스위치의 소프트웨어는 하드웨어에 의존적일 뿐 아니라, 소프트웨어 모듈 간에도 의존적인 요소가 존재하므로 개별적으로 개발된 소프트웨어들의 통합에 어려움이 있다. 본 논문에서는 네트워크 스위치 개발 시 앞서 언급한 내장형 시스템 개발 문제점을 해결하는 동시에, 소프트웨어 간의 의존성 역시 해결할 수 있는 소프트웨어 구조로써 가상의 스위치 계층을 설계하고 구현하였다. 또한 사례연구로써 OSI 2계층에서 동작하는 리눅스 기반의 스위치를 위한 각종 프로토콜을 본 논문에서 제안하는 가상의 스위치 계층을 기반으로 하여 개발하였으며. 개발 경험을 통하여 가상의 스위치 계층이 하드웨어와 소프트웨어 개발을 독립적으로 수행할 수 있도록 함으로써 스위치 개발 시간을 단축시키며, 또한 소프트웨어 통합 시 그 복잡도를 낮추고 소프트웨어의 신뢰성을 높이는 것을 검증하였다.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제8권3호
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• pp.261-267
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• 2002

SOC(System On a Chip)에 대한 설계에서 설계 생산성을 향상시키기 위해서 가장 시급히 해결해야 할 과제가 하드웨어뿐만 아니라 소프트웨어가지도 함께 동시검증(co-verification)하여야 함으로서 설계검증에 과도하게 투입되는 비용과 시간을 줄이는 것이다. 본 논문에서는 이러한 설계검증 생산성을 효과적으로 높이기 위한 방법으로 HW/SW 동시검증을 수행할 수 있는 대표적인 두 방법들인 동시-시뮬레이션(co-simulation)과 동시-에뮬레이션(co-emulation)을 강하게 결합한 새로운 검증 방법인 집적 동시검증(integrated co-verification) 방법을 제안하였다. 또한, 상용화된 동시검증 툴인 Seamless CVE와 물리적 프로토타이핑 보드를 함께 사용하여 구성한 ARM/AMBA 플랫폼 기반의 집적 동시검증 환경을 직접 구성하고, 이를 이용하여 제안된 검증기법의 유용성을 실험적으로 확인하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제25권9A호
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• pp.1368-1376
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• 2000

본 논문은 IS-95를 기반으로 하는 CDMA(Code Division Multiple Access) 탐색자의 통합설계방법에 대해 기술 하였다. 통합설계 방법은 하드웨어와 소프트웨어를 동시에 설계하는 방법으로 설계시간의 단축과 설계비용의 감소라는 장점을 가지고 있다. 시스템을 하드웨어부분과 소프트웨어부분으로 분할할 때 동작 시간이 길고 전력 소모가 많은 부분은 하드웨어로 일반적인 기능을 담당하는 부분을 소프트웨어로 설계하는데 제안된 방법에서는 탐색자의 동기 누적단을 하드웨어로 설계하였고, 그 이외의 부분을 소프트웨어로 설계하였다. 하드웨어부분은 VHDL을 이용하여 설계되었고, 소프트웨어부분은 GC(Generic C)로 설계하였다. SYNOPSYSTM의 COSSAP을 이용하여 시뮬레이션을 수행하여 그 기능을 검증하였다. 실험 결과 소프트웨어만의 설계방법과 비교하여 최대 48.5% 동작시간 감소 효과를 얻었다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2011년도 한국우주과학회보 제20권1호
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• pp.26.1-26.1
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• 2011

위성 편대비행 시스템에서 궤도 및 자세의 결정과 제어를 동시에 시뮬레이션 할 수 있는 통합 시스템을 설계하고 개발하였다. 실제 위성에서는 궤도 제어가 수행되는 동안 자세는 계속 변한다. 그러므로 임무수행을 위해 편대위성들의 자세를 동기화하기 위해서는 편대위성들의 자세 결정과 제어가 필요하다. 이와 같이 실제와 같은 시뮬레이션을 위해서, 궤도 및 자세의 결정과 제어를 동시에 수행할 수 있는 통합된 시뮬레이터 시스템이 필요하다. 통합 시뮬레이터 시스템의 개발은 기존에 연세대학교에서 개발한 GPS 시뮬레이터를 이용한 편대비행 테스트베드와 하드웨어 자세 시뮬레이터를 각각 보완한 후 통합하는 방법으로 수행하였다. 이 두 시스템은 서로 독립적으로 개발되었기 때문에 통합을 위하여 하드웨어 인터페이스와 소프트웨어 인터페이스 부분으로 나누어 설계와 개발을 수행하고, 최종적으로 결합하는 절차로 통합을 완료하였다. 마지막으로 개발된 통합 시뮬레이터 시스템과 통합 시나리오를 사용하여 궤도와 자세를 동시에 시뮬레이션 하고, 이를 통해 개발된 통합 시스템을 검증하였다. 이 연구를 통해 개발된 궤도와 자세가 통합된 하드웨어 시뮬레이터 시스템은 실제 위성에 가까운 시뮬레이션을 수행할 수 있을 뿐만 아니라 하드웨어와 소프트웨어 인터페이스에 대한 검증이 가능하고 실제의 하드웨어 특성으로부터 생기는 에러를 고려하여 알고리즘의 실제 성능을 평가할 수 있다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2005년도 가을 학술발표논문집 Vol.32 No.2 (1)
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• pp.799-801
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• 2005

임베디드 시스템은 소프트웨어와 특수한 기능을 추가한 하드웨어의 긴밀한 결합으로 이루어진다. 이러한 임베디드 시스템 설계는 빠른 시간 안에 안전하면서 다양한 하드웨어와 소프트웨어를 동시에 설계하여 테스트하는 것이 중요하다. 이를 위해서 개발 초기에는 다양한 하드웨어를 설계탈 수 있는 FPGA가 사용된다. 이러한 FPGA를 소프트웨어와 연결시켜주는 하드웨어 콘트롤러와 디바이스 드라이버 설계는 임베디드 시스템 개발에 있어서 중요한 부분을 차지한다. 본 논문은 FPGA를 포함하는 임베디드 시스템의 구조를 모델링하여 하드웨어의 기능에 따라 각 하드웨어를 제어하는 콘트롤러를 자동으로 생성하는 방법을 제안하였다.

• 정보와 통신
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• 제34권1호
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• pp.34-39
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• 2016

소프트웨어에 이어 하드웨어에서도 오픈소스시대가 열리고 있다, 소프트웨어와 하드웨어 분야에서의 오픈소스의 폭넓은 확산은 ICT 분야의 R&D 활동에서 새로운 연구 방법과 연구 분야의 확장을 가능케 할 것으로 생각된다. 오픈소스 생태계 하에서는 개별 연구조직의 크기나 연구 규모에 따른 장점은 줄어드는 반면 개인의 창의력이나 협업 능력이 연구경쟁력의 원천이 된다. 이에 따라 과거에는 시도하지 않았던 창의적인 선행연구나 시스템적인 융합연구도 가능해질 것이다. R&D는 단지 구현결과물을 얻는 것에 한정되는 것이 아니라, 개념 도출, 이에 따른 설계, 소프트웨어 및 하드웨어 구현, 적합성 및 상호운용성시험, 대규모 실증사업까지의 단계적이고 체계적인 추진과 이에 대한 문서화, 규격화 및 표준화 작업들을 포함한다. 이러한 작업은 순차적이 아니라 동시적으로 수행될 때 상호연계 검증에 따른 완성도 제고와 전주기 활동에 있어 총 시간 단축을 꾀할 수 있다. 본 고에서는 오픈소스 생태계에서 연구자들이 이러한 활동의 효과적인 수행과 협력적 융합연구를 위한 저비용 오픈소스 R&D 동시개발 플랫폼 방안을 제시한다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2001년도 가을 학술발표논문집 Vol.28 No.2 (3)
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• pp.49-51
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• 2001

현재 국내의 시각 관련 전문가들이 일반적으로 사용하는 자동 시각 굴절력-곡률계(Auto Ref-Keratometer)는 대부분 일본 제품들을 포함하는 외국산들이다. 최근 국내에서도 일부 기업에서 시각 측정기 부문에서의 개발을 행하고 있으나 아직 외국 제품들에는 정확도, 성능 등에서 크게 미흡한 수준을 보이고 있다 이에 좀 더 개선된 성능의 광학 부문, 소프트웨어 부문, 전자 하드웨어 부문등이 요구되고 있다. 이에 본 연구에서는 하드웨어의 변경 없이 전자 부문 소프트웨어의 다양한 변경을 가할 수 있도록 해 주어 개발 기간을 크게 줄일 수 있고 고객 데이터베이스 구축 등의 응용 확장도 가능하도록 범용성을 갖추 자동 시각 굴절력 곡률계의 전자 부문 하드웨어를 설계하였다. 본 전자 부문 하드웨어 시스템은 동시 개발 중인 광학 부문, 전자 부문 소프트웨어와 연동되어 외국 제품에 비교시 정확도와 성능면에서 근소하나마 향상된 결과를 낼 수 있게 하였을 뿐 아니라 향후 발전 가능성도 크게 향상시킬 수 있었다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2007년도 가을 학술발표논문집 Vol.34 No.2 (B)
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• pp.330-334
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• 2007

내장형 시스템이 점점 복잡해지면서 하드웨어/소프트웨어 통합설계의 중요성은 더욱 부각되고 있다. 이 하드웨어/소프트웨어 통합설계의 핵심 요소는 하드웨어/소프트웨어 통합시뮬레이션이다. 내장형 시스템을 구성하는 여러 컴포넌트들을 통합시뮬레이션 할 때 이종의 여러 시뮬레이터들을 동시에 사용하는 경우가 많은데 이 때 가장 문제가 되는 점은 시뮬레이터 간의 동기화에 따른 성능 저하이다. 이를 개선하기 위해 가상 동기화 기법이 제안된 바 있다. 그러나 가상 동기화 기법도 느린 시뮬레이터의 속도에 종속 될 수밖에 없다. 보통 가장 느린 시뮬레이터는 하드웨어 RTL 시뮬레이터이다. 본 논문은 하드웨어 RTL 시뮬레이터를 FPGA 에뮬레이터로 대체하면서 가상 동기화 기법을 사용한 통합에뮬레이션 환경을 구축해 보았다. 가상 동기화 기법을 적용하는 것은, 가상 동기화 기법의 장점대로 가상 동기화 기법의 통합시뮬레이션 커널과 FPGA 에뮬레이터 사이에 통신을 할 수 있게 해주는 인터페이스 프로그램을 제작하는 것만으로 가능했고 이렇게 구축한 환경에서 H.263 디코더로 실험을 한 결과 약 2.5배의 성능 향상을 얻을 수 있었다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제12권5호
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• pp.617-632
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• 2009

본 논문에서는 네트워크 포로토콜의 기능 명세를 소프트웨어 및 하드웨어 태스크로 분할한 후에 태스크 단위에서 조립형 재구성이 가능한 네트워크 프로토콜 스택의 설계 기법을 제안하였다. 또한 네트워크 기능을 사용하는 실시간 응용 서비스의 마감시한을 보장하기 위하여 개별 태스크의 마감시한을 보장함과 동시에 각 태스크 간에 교환되는 메시지의 마감시한을 보장하는 기법을 제안하였다. 제안한 기법은 네트워크 프로토콜의 기능을 태스크 단위로 분할한 후에 조립형 재구성이 가능한 소프트웨어 및 하드웨어 기반의 네트워크 프로토콜 태스크로 설게 및 구현할 수 있다. 또한 제아한 실시간 메시지 교환 기법은 마감시한 내에 메시지의 처리를 완료해야 하는 멀티미디어 응용 서비스의 실시간 속성을 만족시킬 수 있다. 본 논문에서는 TCP/IP 프로토콜을 태스크 단위로 분할하여 SoC(System-on-chip) 플랫폼에서 각각 하드웨어 및 소프트웨어 태스크로 구현한 후에 제안한 기법의 성능을 분석한 결과, 응용 서비스가 요구하는 실시간성 만족도를 제공함과 동시에 TCP/IP 프로토콜의 처리 성능도 향상되었음을 확인하였다.