최근 무선 임베디드 시스템의 사용이 증가하면서 기존의 분산 환경에 무선 임베디드 시스템이 포함되기 시작하였고, 이를 고려한 분산 어플리케이션들이 개발되고 있다. Global clock과 동기화할 수 있는 GPS가 모든 무선 임베디드 시스템에 장착되지 않은 상황에서 분산된 임베디드 시스템간 혹은 고성능 컴퓨터와의 내부 동기화를 수행할 동기화 기법이 필요하다. 현재 무선환경에서의 동기화에 대한 연구들이 이루어지고 있지만 제한된 리소스의 임베디드 시스템에 그대로 적용하기 어렵다. 이에 본 논문에서는 무선 임베디드 시스템만이 가지는 제한사항을 고려하여 메시지 지연값의 변화량을 측정하여 적용할 수 있는 시간 동기화 기법을 제시하고 실험을 통해 그 성능을 평가한다.
기존의 컴퓨터 시스템보다 한정된 자원을 갖는 임베디드 시스템은 사용이 늘어나고 있지만 효율적인 관리 시스템이 부족하였다. 본 논문에서는 정보가전기기, PDA, 휴대폰등과 같은 인터넷으로 연결된 임베디드 시스템으로 구성된 분산 시스템 환경을 가정하고 임베디드 시스템의 효율적인 관리를 위한 관리 시스템 프레임워크를 제안하고 이를 구현한다. 제안하는 임베디드 시스템 관리 프레임워크는 이의 응용을 통해 임베디드 시스템의 상태를 모니터링하고 시스템의 성능저하, 작동정지를 사전에 방지하는 소프트웨어 재활 기법을 사용하여 임베디드 시스템의 관리 비용을 절감하고 성능을 향상시킬 수 있게 된다.
최근 무선 통신의 발달과 함께 임베디드 시스템의 성능 향상 및 보급률 증가로 기존의 분산 시스템 환경에 무선 임베디드 시스템들이 포함되기 시작하였다. 분산 시스템을 구성하늘 요소들 간의 동기화, 순서화, 그리고 일관성 유지를 위하여 시간 동기화는 반드시 필요하고, 지난 20여 년간 분산 시스템에서의 시간 동기화에 관한 많은 연구가 이루어져 왔다. 하지만 무선 임베디드 시스템에서의 시간 동기화는 메시지 지연과 손실이 많다는 점과 풍부하지 않은 시스템 자원을 고려해야 하므로, 기존 유선 환경에서 사용되었던 시간 동기화 알고리즘을 그대로 적용하기에는 어려운 점이 많다. 이에 본 논문에서는 IEEE 802.11 표준을 확장하여 무선 임베디드 환경에 적합한 시간 동기화 방법을 제안한다. 제안된 방법은 브로드캐스트 통신의 특성을 활용하여 무선 임베디드 환경에서의 제약 조건을 완화함으로써 높은 정확성을 제공하면서 메시지 손실을 감내하여 연속적인 시간 동기화를 제공할 수 있다. 이를 위해 마스터/슬레이브 방식의 구조에서 마스터는 시간 동기화를 위한 시간 정보를 브로드캐스트하고, 슬레이브는 편차와 편차율을 계산하여 마스터의 시간을 추정하고 동기화된 시간인 가상 시간을 계산하였다. 실험을 통해 제안된 시간 동기화 알고리즘을 사용하는 경우 200${\mu}s$ 정도의 표준 편차 범위로 동기화할 수 있음을 보였다.
본 논문은 임베디드 소프트웨어에 대한 Concolic 테스팅을 효과적이고 효율적으로 지원하기 위해 임베디드 타겟(target) 시스템과 호스트(host) 시스템의 분산적이고 동시적으로 테스트 생성을 위한 작업을 수행하는 Concolic 테스팅 도구의 설계와 구현 사례를 소개한다. 소개하는 테스트 케이스 생성 도구는 Concolic 테스팅 과정 중 (1) 임베디드에 종속적인 특성을 갖는 테스트검증 대상 프로그램의 실행 부분은 임베디드 타겟 시스템에서 수행하고, (2) 시스템에 비종속적인 실행 부분인 탐색 전략, 제약식 해법기 실행 과정은 계산성능이 좋은 호스트 시스템에 분산하고, 독립적인 단계를 동시적으로 실행하도록 기존 Concolic 도구를 개선하였다. Arm Cortex A54 아키텍쳐의 임베디드 타겟 시스템과 x86-64 아키텍쳐의 호스트 시스템을 대상으로 본 기법을 구현하여 오픈소스 C 프로그램의 Grep, Busybox Awk, Busybox Ed를 대상으로 실험한 결과, 기존 도구 보다 1.59~2.64배 테스트케이스 생성속도가 향상됨을 확인할 수 있었다.
능동객체는 스레드와 같은 독립적인 실행단위로서 객체가 생성될 때 CPU의 스케줄을 받아 실행되어지는 개체이다. 본 논문에서는 이러한 능동객체론 정의하고, 능동객체의 생성 및 실행을 제어하는 능동객체 실행시간 지원시스템(Active object Run Time support systems ; ART)을 제시하였다. 또한 ART는 분산 환경에서 사용자들에게 위치 투명성이 보장되고, 편리한 방식으로 분산 프로그래밍을 할 수 있도록 능동객체 사이에 메소드 호출을 지원할 수 있고, 이를 위한 통신 기법을 설계하고 구현하였다. 그리고 본 논문에서 제안하는 ART를 임베디드 시스템과 같이 시스템 자원이 제한되어 있고, 분산 환경으로 구성되어 있는 시스템에 적용하여 구현하였다.
최근 임베디드 분산 객체 응용 기술로 CORBA 규격이 사용되고 있다. CORBA규격은 엔터프라이즈 응용을 위해서 만들어진 규격이지만, 임베디드 시스템 환경에 적합하게 수정, 이식을 하고 있다. 그러나 주로 예측을 통한 CORBA의 동적인 기능 삭제와 CORBA 서비스를 최소화 한 메모리 사용량 제한에 중점을 둔 규격을 만들어 왔다. 실제 표준 CORBA 규격의 임베디드 시스템에 이식을 통한 실험적인 데이터를 근거 설정된 규격 설정이 필요하다. 따라서 이 논문에서는 표준 규격의 CORBA를 실제 임베디드 시스템에 이식을 하고, 동적인 응용프로그램을 실행함으로써 임베디드 시스템에서 발생 할 수 있는 특징을 조사 해보고자 한다. 이러한 특징을 근거로 임베디드 시스템 CORBA 규격 설정에 근거가 될 수 있을 것이다.
임베디드 시스템은 현재 가전, 단말, 제어, 통신등 다양한 분야에서 응용되고 있으며 컴퓨터 관련 기술의 발전과 더불어 응용분야는 더욱 넓어질 것이다. 이러한 임베디드 시스템의 관리나 테스트를 위해 모니터링 프로그램이 필요하다. 임베디드 시스템은 일반 PC 시스템과 달리 많은 제약을 가지고 있다. 본 논문에서는 자원적 제약을 가진 임베디드에 활용되어지는 NFS를 이용한 임베디드 장비 모니터링에 적합한 MONETA(distributed MONitoring for Embedded TArget system)를 설계, 구현하였다. MONETA에서 제시하는 구조는 모니터링을 위한 서버, 모니터링하는 대상인 클라이언트, 시스템 사용자의 3계층 구조의 분산 모니터링 시스템으로 각 장비별 CPU, Moemory, Disk, 트래픽량을 그래프로 나타도록 구현된다.
컴퓨터 산업의 빠른 발전과 더불어 근래에는 임베디드 시스템 분야가 빠르게 성장하고 있다. 이전에 작고 단순하던 임베디드 시스템이 산업의 발전과 사용자의 다양한 요구로 운영체제의 필요성이 높아지고 운영체제하에서 관리하는 실시간 프로세스들의 크기와 복잡도가 빠르게 증가하고 있다. 본 논문에서는 분산 실시간 객체 모델인 TMO-MicroC/OS-II의 실시간 스케줄러의 설계와 구현 방법을 기술하였다. TMO-MicroC/OS-II는 $Micrium^{TM}$에서 개발한 임베디드 OS인 MicroC/OS-II에 분산실시간 객체 모델인 TMO를 적용시킨 것이다. TMO (Time-triggered Message-triggered Object)는 시간조건에 의해 구동되는 객체 내의 실시간 스레드들의 동적 맴버들로 구성되는 프로그래밍 페러다임으로 본 논문에서는 TMO모델 적용을 위한 Deadline-driven 스케줄러 구현에 대해서 기술한다.
컴퓨터 클럭은 자체의 불안정한 요소, 물리적 특성, 외부 환경의 요인, 사용자의 개입 및 시스템의 오류 요소로 인해 정확도와 안정도에 한계를 갖는다. 따라서 정밀한 시각 관련 처리가 필요한 시스템의 경우 표준 시각에의 동기화가 요구된다. 시각 동기의 목적은 분산 처리 시스템 상에 전역 시각 기저를 제공하는데 있다. 일단 이러한 시각 기저가 존재하게 되면, 분산 시스템 상에서 처리되는 일련의 작업들은 시각을 바탕으로 제어가 가능하기 때문이다. 본 논문은 인터넷 기반 분산 환경에서 시각 동기를 위한 임베디드 시스템의 설계 및 구현에 대해 제시한다. 시스템은 참조 시각원으로 GPS(Global Positioning System)를 사용하고, NTP(Network Time Protocol)를 통해 표준시(UTC: Universal Time Coordinated)를 제공함으로써 분산 시스템의 시각 동기를 이룬다. 이를 위해 안정적인 시각 유지 및 정확하고 정밀한 표준 시각 제공 요건을 만족하는 클럭 모델을 설계, 적용하였다. 네트워크 관리를 위해SNMP(Simple Network Management Protocol) 기반 private MIB(Management Information Base)를 정의하였고, 전체 시스템의 구현 및 성능 평가 결과도 제시하였다.
최근 PDA, PMP, 핸드폰 등 휴대용 임베디드 기기의 사용이 증가되고 기능이 점점 다양해지며, 고성능을 추구하게 됨으로써 전력 소모 역시 증가하게 되었다. 휴대용 임베디드 기기는 대부분 배터리를 기반으로 동작하므로 에너지원이 제한적이어서 한정된 에너지원을 효율적으로 사용하는 전력관리 기법에 대한 연구가 많은 관심을 받고 있다. 시스템 사용시간의 연장을 위해 시스템의 성능 저하를 최소화하면서 소모되는 전력을 최소화하기 위한 여러 방법들이 제시되었으나, 기존의 방법들은 각각의 방전 패턴에 따라서 사용시간이 달라지는 배터리의 특성을 고려하지 않고 주로 시스템의 평균 전력 소비 감소만을 목적으로 한다. 이에 본 논문에서는 배터리의 방전 특성을 고려하여 휴대용 임베디드 기기에서 배터리의 사용시간을 연장할 수 있도록 MicroC/OS-II 운영체제에서의 순간 최대전력 분산 기법을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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