최근 임베디드 시스템은 운영체제를 포함하는 복잡한 소프트웨어 계층 구조를 가지는 형태로 발전하고 있다. 이러한 소프트웨어의 성능을 분석하기 위해서는, 한 소프트웨어 계층에서의 성능 뿐 아니라 전체 소프트웨어 계층 구조를 모두 고려해야 한다. 본 논문에서는 리눅스 기반 임베디드 시스템의 모든 소프트웨어 계층 구조를 고려할 수 있는 성능 분석 도구를 설계하고 구현한 결과를 보인다. 제안하는 기법은 응용 프로그램이나 라이브러리에 대한 재컴파일 없이 모든 소프트웨어 계층의 성능 분석에 필요한 측정 정보를 수집한다. 이 기법을 통해 리눅스 기반 임베디드 시스템에서 응용 프로그램의 실행에 따라 발생하는 사용자 정의 함수, 미들웨어 라이브러리 함수, 커널의 시스템 호출, 커널 이벤트에 대한 다양한 성능 분석을 수행할 수 있다. 실험을 통해 본 연구를 통해 구현된 분석도구를 사용하여 실제 실행 경로 분석, 각 소프트웨어 계층의 함수나 이벤트의 소요시간 분석, 그리고 소프트웨어 계층간 실행 흐름 분석 결과를 확인할 수 있으며, 이를 통해 전체 소프트웨어 계층상의 성능 병목을 찾을 수 있음을 보인다.
컴퓨팅 자원 사용에 제약이 많은 임베디드 소프트웨어 개발에 있어서 성능 분석 도구는 품질 개선을 위해 매우 중요한 역할을 한다. 그러나 기존 임베디드 소프트웨어 성능 분석 도구들은 단일 개발자의 교차개발 지원을 위한 성능분석 환경만을 제공하기 때문에 임베디드 소프트웨어를 위한 협업 성능분석 도구로서 활용될 수 없다. 본 논문에서는 협업 환경에서 임베디드 소프트웨어 성능 분석을 효과적으로 수행하기 위한 서버 기반의 새로운 성능 분석도구를 제안한다. 제안하는 성능분석 도구는 개발 소프트웨어에 대해 실행한 성능 분석로그를 협업 개발자들 기호에 맞는 다양한 그래픽 뷰로 생성하여 개발자간의 신속하고 효율적인 정보 공유를 가능하게 함으로써 프로그램의 성능 향상을 위한 개발자의 성능 분석 환경을 크게 개선할 수 있다.
본 논문은 임베디드 소프트웨어 개발자가 개발 소프트웨어의 성능 테스팅 결과를 그래픽 형태의 인터페이스를 통해 쉽고 편리하게 분석할 수 있는 성능 분석기를 제안한다. 제안하는 성능 분석기는 임베디드 소프트웨어에 대해 생성된 텍스트 기반 저수준의 성능 평가 정보를 그래픽 형태의 결과 화면으로 재구성하기 위한 API로 변형하는 정보 변환기 모듈과 API 형태의 자료구조를 이용해 성능 평가 결과를 그래픽 형태로 출력하는 레포트 생성기로 구성된다. 제안하는 그래픽 기반의 성능 분석기는 개발자나 사용자에게 그래픽 형태의 편리한 성능 분석 레포팅을 제공한다. 따라서, 임베디드 소프트웨어 개발자는 기존의 텍스트 형태의 결과를 분석하기 위한 시간과 노력을 줄일 수 있고, 즉각적이고 직관적인 결과 분석기회를 얻을 수 있어 관련 소프트웨어 개발 효율성을 높일 수 있을 것이다.
내장형 소프트웨어 성능 평가 및 분석 도구는 제한된 자원에 효율적인 내장형 소프트웨어의 개발 속도와 신뢰성 향상을 위한 유용한 도구이다. 본 논문은 내장형 시스템 개발자가 쉽고 편리하게 성능 평가 결과를 분석하고 효율적인 소프트웨어 개발 기회를 보장받을 수 있는 GUI 형태의 성능 분석 레포팅 뷰어(reporting viewer)를 설계하고 구현한다. 제안하는 성능 분석 레포팅 뷰어는 내장형 소프트웨어에 대해 생성된 저수준의 성능 평가 로그를 API 수준의 자료구조로 변경하는 정보 변환기 모듈과 API 형태의 자료구조를 이용해 사용자가 원하는 결과를 GUI 형태로 출력하는 레포팅 생성기로 구성된다. 제안하는 성능 분석 레포팅뷰어는 개발자나 사용자에게 그래픽 형태의 편리한 성능 분석 레포팅을 제공하며, 나아가API를 통해 개발자 자신의 취향에 맞는 레포팅 화면의 구성과 개발 가능성을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
내장형 시스템 개발의 효율성 향상을 위해 개발자들은 내장형 시스템 성능 평가 도구를 사용한다. 성능 평가 도구는 내장형 소프트웨어가 메모리나 프로세서 자원들을 가능한 효율적으로 사용할 수 있도록 개발 단계중 적절한 성능평가를 수행한다. 본 논문은 내장형 소프트웨어의 효율적인 개발을 위한 성능 평가 도구를 기존의 하드웨어적인 도구를 통하지 않고 순수 소프트웨어적인 방법으로 제공하는 내장형 소프트웨어의 성능 분석을 위한 원격 모니터링 시스템을 제안한다. 시스템은 내장형 소프트웨어의 프로그램 성능과 함수 별 측정 및 메모리 관련 성능 평가를 수행하기 위한 모듈과 결과 로그를 분석하여 사용자에게 GUI 형태로 제공하는 모듈로 구성되어 있다. 본 시스템을 이용한 개발자는 추가 비용과 학습 없이 빠르고 정확하게 신뢰성 있는 내장 소프트웨어를 개발할 수 있다.
본 연구에서는 이산사건 동적 시스템을 모델링하고 성능을 분석하기 위한 통합 소프트웨어를 개발하였다. 소프트웨어는 페트리네트를 기반으로 비쥬얼 C++와 비쥬얼 베이직을 이용하여 개발되었으며 윈도우즈 환경 하에서 동작하는 범용 그래픽도구를 내장하고 있다. 본 소프트웨어를 이용하면 사용자는 마우스의 드래그 앤 드롭만으로 페트리네트 모델을 작성할 수가 있으며 모델이 작성되면 수리적 분석과 시뮬레이션을 통하여 시스템의 성능분석을 자동으로 수행하여 준다. 또한 시스템의 논리적인 특성을 분석하기 위하여 coverbility tree와 reachability tree를 지원한다. 이외에도 deadlock을 탐지하고 이를 해소하는 기능과 정교한 세부 모델링이 가능하도록 다양한 활성화 함수와 분포를 지원하며 시스템의 성능척도와 관련된 다양한 통계치를 제공해준다.
소프트웨어의 개발 초기 단계에서 성능을 예측하는 기법은, 비 기능적 요구사항의 검증 및 소프트웨어의 성능을 향상시키기 위해 중요한 이슈가 되었다. 이를 위해 소프트웨어의 아키텍처를 수학적인 분석 모델로 변환시키는 기법들이 등장하게 되었다. 그러나 에이전트 기반 시스템을 개발하는 경우, 기존방법들은 에이전트 플랫폼의 성능을 정확하게 반영하지 못하기 때문에, 정확한 성능 예측 및 분석에 적용 할 수 없다. 본 논문에서는 정규화된 의미 기술언어를 이용하여 에이전트 기반 시스템 아키텍처의 성능을 예측하는 기법을 제안한다. 본 방식은 UML로 기술된 시스템의 아키텍처를 하드웨어 및 소프트웨어 플랫폼의 성능이 반영된 분석 모델로 변환시킨다. 성능 예측의 정확도를 평가하기 위해, 과거에 연구했던 전자상거래 시스템을 확장한 유비쿼터스 상거래 시스템 시나리오를 기반으로 프로토타입을 구현하여 성능을 측정하고 생성된 분석 모델로부터 측정된 성능 결과와 비교하였다. 그 결과 약 80%의 정확도를 보였다.
임베디드 시스템이 복잡해질수록, 성능 병목을 파악할 수 있는 성능 분석도구가 요구되고 있다. 현존하는 리눅스 기반의 소프트웨어 성능 분석 도구는 전체 시스템 관점에서 소프트웨어 계층에 따라 응용 소프트웨어의 실행 흐름을 파악하기에는 한계가 있다. 본 논문에서는 모든 소프트웨어 계층에서의 실행 흐름을 일관적으로 파악할 수 있는 문맥 분석 기법을 제안한다. 이 도구를 통해서 사용자 영역의 사용자 정의 함수와 라이브러리 함수, 커널 영역에서의 시스템 호출과 커널 이벤트에 대한 호출자와 피호출자에 대한 관계를 모두 파악할 수 있다.
최근 반도체 설계 및 생산 공정의 급속한 발달로 내장형 시스템이 대중화되는 추세이고 비용이나 제품 출시 기간에 있어서 내장형 소프트웨어는 중요한 하나의 요소로 대두되고 있다. 내장형 시스템은 일반 PC와는 다르게 메모리 크기. 전력 소비, 신뢰성, 사이즈. 비용 등과 같은 제약사항들을 내포하기 때문에 제한된 자원의 효율적인 이용과 소프트웨어의 최적화를 위해 소프트웨어의 성능을 분석하기 위한 필요성이 대두된다. 본 논문에서는 소프트웨어 성능분석 도구인 'Cinderella'를 확장하기 위하여 현재 가장 널리 사용되고 있는 이진 실행 파일인 ELF파일에서 성능을 측정하기 위한 기본 요소로서 Control flow graph를 추출하기 위한 알고리즘을 제안한다. 본 논문에서 제안한 알고리즘은 향후 ARM기반의 머신에서 ELF파일의 내장형 소프트웨어의 시간분석에 필요한 요소이다.
내장형 시스템(embedded system)의 발전에 따라, 더욱 복잡하고 높은 신뢰성을 가지는 내장형 응용프로그램의 개발 필요성이 요구된다. 내장형 소프트웨어의 성능 평가 및 분석 도구는 내장형 소프트웨어 개발 속도와 신뢰성을 높이기 위한 유용한 도구이다. 개발자나 사용자는 성능 평가 결과와 로그 정보를 직관적으로 판단하기 위해 GUI 형태의 결과보고 도구(result report tool)나 뷰어(viewer)를 이용할 수 있다. 그러나 보통의 성능 평가 및 분석 도구가 이용하는 로그 데이터는 텍스트 기반의 저수준 정보이므로, 개발자의 다양한 요구에 맞는 분석 결과보고 도구 나 뷰어를 생성하기 위해서는 로그 정보에 대해 많은 분석 시간과 노력을 기울여야 한다. 본 논문은 내장형 시스템 개발자가 쉽고 편리하게 원하는 GUI 형태의 결과 분석도구를 생성할 수 있도록 하기 위한 프로파일 로그 분석 방법을 제안한다. 제안하는 로그 분석 방법은 저수준의 성능 평가 로그를 분석하여 자료구조화 하는 모듈과 이것을 GUI 형태로 쉽게 변경할 수 있는 API 수준의 함수를 제공한다. 제안하는 로그 분석 방법에 의한 API를 통해 개발자나 사용자는 자신의 취향에 맞는 GUI 형태의 결과 분석 도구를 쉽고 빨르게 생성하여 내장형 소프트웨어 개발의 효율성을 높일 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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