객체 지향 개발 방법을 이용하여 실시간 시스템을 개발할 경우에는 반드시 시간제약 문제를 고려해야 한다. 본 논문에서는 사건의 발생에 따른 시스템의 상태 변이를 상태도로 나타내는 동적 모델에 대한 실시간 규격화로서, OMT와 SDL을 이용한 객체 지향 실시간 시스템 모델링 방법을 제안하였다. 현재 가장 널리 활용되고 있는 OMT방법론의 분석과정에서 생성되는 동적 모델에 실시간 시스템의 시간제약을 반영함으로써 예상시간 도표를 작성하였고, 실시간 예측이 가능하도록 순차 수행, 반복 수행, 병렬 수행에 대한 최대 및 최소 실시간 예측 공식을 제시하였다. 또한, 제안된 방법론을 이용하여 ATM 시스템의 최대 수행 시간을 예측해 보았고 객체 상호 작용 그래프와 SDL의 구문적 표현을 이용하여 ATM 시스템의 사용자 인터페이스에 대한 기능 명세서를 기술하였다.
실시간 내장형 시스템(real-time embedded system)의 반응 동작(reactive behavior)을 정확하게 분석하기 위해서 상태차트(statechart)에 바탕을 둔 객체 지향 모델링 방법론들이 많이 사용되고 있다. 하지만 이들 방법론들은 경성 실시간 시스템(hard real-time system)이라면 반드시 고려해야할 스케줄링 가능성분석(scheduability analysis)에 필요한 시간에 대한 정보와 시간 제약을 정확히 나타내지 못하는 문제점이 있다. 본 논문에서는 최근 OMG(Object Management Group)에서 객체 지향개발의 기준으로 채택된 UML(Unifies Modeling Language) ver1.1을 사용하여 실시간 내장형 시스템의 반응 동작과 시스템의 시제 동작(temporal behavior)을 모델링하여, 모델링된 시스템이 스케줄링 가능성 분석이 효과적으로 이루어지는 방안을 제안한다.
내장 실시간 시스템은 그 응용 분야가 매우 다양하며 그에 따라 실시간 처리와 신뢰도 보장에 대한 요구 또한 다양하다. 이러한 내장 실시간 시스템의 효율적인 개발과 실시간성 및 신뢰도 보장을 위해서는 적절한 실시간 모델이 필요하다. 최근 들어 객체지향 모델과 실시간 시스템을 접목시키는 실시간 객체 모델에 대한 연구가 활발하다. 본 논문에서 제안하는 dRTO (dependable Real-Time Object) 모델은 내장 실시간 시스템의 다양한 요구사항을 지원할 수 있도록 객체지향 개념, 실시간 개념, 신뢰성 개념 등을 단일 모델에 수용한다. 그리고 이 3 가지 기본 개념을 지원하기 위해서 5 가지 원시 클래스를 제공한다. dRTO 모델의 특징은 다음과 같다. 첫째, 객체의 시간 제약사항은 물론 객체 간의 상호작용과 관련된 시간 제약을 효율적으로 모델링하고 구현할 수 있도록 해준다. 둘째, 내장 시스템을 구성하는 하드웨어, 응용 소프트웨어, 커널 등을 하나의 틀 안에서 모델링할 수 있다. 셋째, 결함 감지 및 처리에 관해 명시적으로 표현할 수 있다.
전자교환기는 시스템 특성상 규모가 방대하고 실시간 처리를 요구하며, 개발 이후의 사용 기간이 길고 빈번한 기능 변화를 요구하기 때문에 보다 이해하기 쉽고 유지보수가 용이하도록 개발되어야 할 필요성이 높다. 본 논문에서는 전자교환기와 같은 대형 통신시스템을 객체지향 시스템으로 개발하기 위한 분석방법으로 행위를 기반으로 하는 객체 모델링 방법을 제안하였다. 객체 모델링 분석 방법을 적용하면 시스템 변경에 대한 적응성이 향상되며 유사한 통신용 소프트웨어 개발에 있어서 재사용률을 높일 수 있다.
객체 지향 실시간 통신 분산 프로그래밍 구조를 구체적으로 나타내기 위해 시간 구동과 메시지 구동 (TMO : Time-triggered Message-triggered Object Model)에 대한 구조를 일반적인 형태의 구조로 모델링 하였으며, 이러한 모델링은 분산된 실시간 통신 객체와 비실시간 객체를 포함하여야 하고, 메시지 구동과 시간 구동을 모든 객체 구조 형태에 적용함으로서 실시간 통신 프로그래밍 설계가 이루어질 수 있다. 본 논문에서는 이러한 TMO 구조를 이용하여 실시간 통신 시뮬레이션 프로그래밍을 하기 위해 환자 모니터 원격진료 시스템 응용 환경에 적용하였다. Central Monitor로부터 전송되어진 환자의 생체정보 Raw Data가 HIS의 데이터 수신 모듈을 통해 사용가능한 데이터로 재구성될 수 있도록 설계가 이루어져 있다.
실시간 시스템이 복잡해짐에 따라 이를 개발하는 과정에서 객체 지향 설계 방법론과 이를 지원하는 CASE 도구들이 널리 사용되고 있다. 그러나 이런 객체 지향 CASE 도구를 사용할 경우, 설계자들은 별도의 과정으로 객체 중심으로 설계된 모델을 실제 수행되는 주체인 태스크로 변환시켜야 한다. 불행하게도 객체 모델과 태스크는 특성이 근본적으로 다르고, 스케줄 가능성을 분석하기가 어렵기 때문에 이러한 과정을 자동화하기는 매우 어렵다. 이 문제를 해결하기 위하여 많은 CASE 도구에서는 개발자가 직접 수동으로 객체를 태스크로 변환시키도록 요구하고 있다. 결과적으로 개발자들은 자신의 경험을 바탕으로 하여 임시 변통적인 방법에 의존하여 태스크를 유도하고 있다. 유도된 태스크 집합은 결과 시스템의 스케줄 가능성에 직접적으로 중요한 영향을 미친다. 본 논문에서는 실시간 객체 지향 설계 모델을 스케줄 가능성을 고려해 다중 스레드 구현으로 자동적으로 변환하는 방법을 제안한다. 본 논문에서 태스크는 다른 주기와 종료시한을 갖는 상호 배타적인 트랜잭션들로 이루어진다. 이러한 새로운 태스크 모델에 대하여 스케줄 가능성 분석 알고리즘을 제시한다. 또한 제안된 방법을 지원하기 위하여 런 타임 시스템과 코드 생성이 어떻게 지원되어야 하는지에 대하여 설명한다. 사례 연구는 단일 태스크 매핑의 부적절성을 보여줌과 함께, 다중 태스크를 수동으로 유도하는 것이 매우 어렵고, 제안된 방법이 실질적으로 유용하다는 것을 명백하게 보여준다.
내간형 시스템이 제공하는 기능이 다양해지고 그 구조가 복잡해짐에 따라, 이들 시스템을 설계하는 데에 객체 지향 설계 방법론이 널리 사용되고 있다. 객체로 설계된 시스템을 대상 하드웨어에서 수행시키기 위해서는 객체들로부터 태스크 집합을 유도해야 하는데, 여기에 몇 개의 태스크가 존재하며 각 태스크가 어떤 객체들로 도착한 어떤 이벤트를 처리하느냐에 따라 시스템의 응답성이 크게 좌우된다. 그럼에도 불구하고 객체와 태스크의 상이함 때문에 최적의 태스크 집합을 유도하는 것은 매우 어려운 일이며, 그로 인해 지금까지는 여러 태스크 집합을 반복적으로 시도해 보는 것이 보편적인 방법이었다. 본 논문에서는 이 문제를 해결하는 Scenario-based Implementation Synthesis Architecture(SISA)를 제안한다. SISA는 객체로 설계된 시스템에서 태스크 집합을 유도하는 방법, 그리고 이를 지원하는 개발 도구와 런타임 시스템 아키텍처를 총칭한다. 이를 이용하여 개발된 시스템은 가능한 적은 개수의 태스크들로 이루어져 있으면서도 시스템의 각 이벤트에 대한 응답 시간이 최소임이 보장된다. 우리는 UML 2.0을 모델링 언어로 사용하는 개발도구인 ResoRT를 확장하여 SISA를 구현했으며, 기 개발된 산업용 PBX(사설교환기) 시스템에 이를 적용했다 이 시스템의 성능 평가 결과, 지금까지 알려진 최선의 태스크 유도 방식을 이용하여 개발되었을 때에 비해 ,시스템의 최대 응답 시간이 평균 $30.3\%$ 단축된다는 것을 확인할 수 있었다.
분산 네트워크 시스템에서 실시간 객체 지향 모델 TMO를 이용하여 메시지를 실시간으로 전송하기 위해 시간 구동과 메시지 구동(TMO : Time-triggered Message-triggered Object Model)에 대한 구조를 일반적인 형태의 구조로 모델링 하였으며, 이러한 모델링은 분산된 실시간 통신 객체와 비실시간 객체를 포함하여야 한다. 메시지 구동 메소드와 시간 구동 메소드를 모든 객체 구조 형태에 적용함으로서 메시지를 실시간적으로 전송할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 TMO 구조를 이용하여 실시간 통신을 하기 위해 ICU(Intensive Care Unit)환자 모니터 원격진료 시스템 응용 환경에 적용하였다. ICU의 Central Monitor로부터 전송되어진 환자의 생체정보 Raw Data가 HIS의 TMO 파싱 데이터 수신 모듈을 통해 사용가능한 데이터로 재구성될 수 있도록 설계가 이루어져 있다.
일반사용자들이 쉽게 웹을 통하여 컴퓨터 그래픽스, 이미지(CT, MARI) 컴퓨터공학, 지리정보, 수치적 통계, 데이터분석 데이터를 그래픽으로 표현하고자 한다. VRML Visualization Server 구축하여 웹 기반 Visualizer 설계한다. 궁극적으로는 가시화의 실시간 표현에 있다. 모델링 기법에 있어서는 객체지향 그래픽 라이브러인 Visualization Toolkit을 이용하여 데이터의 Surface, Contour, Plane, Streamline, Probe 등을 구현하며, VRML 파일형태로 변환하여 클라이언트 웹으로 보내지게된다. 클라이언트 측 웹은 자신이 원하는 형태의 가시화 항목들을 선택하면 HTTP 에 의해 Visualization Server로 전송되어지고 Server의 ISAP는 전송되어져온 가시화항목을 가지고 가시화하여 VRML화일 형식으로 클라이언트 측으로 보내게된다.
기존에 제안된 객체 모델링 방법론에서 정적 측면의 모델링은 시멘틱 모델 등의 풍부한 시멘틱을 제공하여 모델과 모델링의 많은 부분들을 정형화할 수 있다 그러나 대부분의 방법론들은 동적 모델과 모델링의 정형화가 미흡하다. 또한 기존의 동적 모델은 실시간과 멀티미디어 시스템에서 매우 중요한 특성인 객체간의 상호적용 관계 및 시간적 제약성을 정확하게 표현할 수 없다. 본 논문에서는 이러한 문제들을 해결 하기 위해서 행위를 기반으로한 정형적인 동적 모델과 모델링 절차를 제안한다. 이 모델은 대수구조 개념을 도입하여 객체의 상태 영역을 정의하고, 객체의 행위를 하나의 함수로 정의한다. 또한 이 모델은 시제논리와 정의된 행위함수를 사용하여 객체의 라이프사이클과 행성을 정형화한다. finig rule들을 사용하여 객체간의 행위적 종속성을 표현하므로써 기존의 객체 중심의 동적 모델에서 표현할 수 없는 시스템 관점의 행위도 일부 표현할 수 있다. 제안된 정형화된 모델을 기반으로 문제를 분 석할 수 있는 모델링 도구와 절차를 정형화 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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