• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제8권1호
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• pp.54-60
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• 2013

인공위성의 임무가 다양해지고 요구사항이 높아짐에 따라 탑재컴퓨터의 성능 향상이 필수적으로 대두되었으며, 인공위성 탑재컴퓨터의 활용도를 높이기 위해 표준화 설계 및 시스템 재구성이 가능한 모듈화 기반으로 개발 되고 있다. 현재 한국항공우주연구원에서 개발 중인 차세대 인공위성의 탑재컴퓨터 경우 높은 성능을 제공하기 위해 SPARC v8 기반의 LEON2-FT/ AT697F 프로세서를 채택하였으며 SpaceWire, MIL-STD-1553B, CAN 등의 다양한 통신 디바이스들을 표준화 된 통신칩으로 구성하여 프로세서에서 PCI 통신을 통해 각종 디바이스들을 제어 및 통신 할 수 있도록 개발 하고 있다. 본 논문에서 차세대 탑재컴퓨터의 LEON2-FT 프로세서와 PCI 기반에서의 시스템 소프트웨어 개발 방안에 대해서 기술하며, PCI 소프트웨어 컴포넌트 설계 및 실시간 운영체제인 VxWorks 6.5 포팅 그리고 개발 된 시스템 소프트웨어를 검증하기 위한 시뮬레이션 방안을 제시한다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2013년도 추계학술대회
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• pp.649-652
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• 2013

LEON3는 SPARC V8을 기반으로 구현된 32비트 마이크로프로세서이다. 7 단계 파이프라인, IEEE-754 FPU 그리고 256[KB] 캐쉬 등을 지원하며 AMBA 2.0 버스에 접속될 수 있다. LEON3는 합성 가능한 VHDL로 기술되어 있어 FPGA로 구현하기 용이하며 SoC 설계에도 사용할 수 있다. LEON3와 함께 제공되는 DSU를 AMBA 버스를 통하여 접근하면 LEON3의 동작을 제어하거나 동작 상태를 파악할 수 있으며, 이를 이용하여 LEON3를 기반으로 동작하는 임베디드시스템의 하드웨어와 소프트웨어를 개발하거나 디버깅할 수 있는 환경을 갖출 수 있다. 본 논문은 DSU를 이용하여 LEON3의 동작을 통제하고 그 상태를 파악할 수 있는 LEON3 모니터링 소프트웨어의 개발 결과를 정리한 것이다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제9권4호
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• pp.97-103
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• 2014

위성탑재컴퓨터의 정상동작을 검증하기 위해 프로세서의 모니터링 및 디버깅은 필수적이며, 현재 Aeroflex Gaisler의 GRMON을 사용하고 있다. GRMON은 LEON 프로세서를 모니터링 및 디버깅하기 위한 다양한 기능을 제공하지만, 국내에서 제작한 위성탑재 컴퓨터에 사용할 수 없는 기능이 많기 때문에 가격 대비 성능이 낮다. 또한 LEON 프로세서의 DSU를 이용하면 모든 메모리맵에 접근이 가능하여 프로그램 실행 중 고장을 주입할 수 있음에도 불구하고, GRMON을 수정할 수 없기 때문에 그동안 위성탑재소프트웨어를 수정하여 하드웨어에 고장을 주입하는 방식을 사용하였다. 이런 고장주입 방법은 위성탑재소프트웨어의 형상을 변경하는 것이므로 고장에 따른 소프트웨어의 영향성을 정확히 판단할 수 없다. 이에 향후 저궤도 관측위성에 적용될 LEON2FT AT697F프로세서를 탑재한 차세대 위성탑재컴퓨터(NGSCB, Next Generation Spacecraft Control Board)에서 프로세서 디버깅을 위한 기본 기능을 제공하고, 실제 위성에 탑재되는 위성탑재소프트웨어와 동일한 환경에서 하드웨어 고장을 주입할 수 있는 시스템을 설계 및 구현하였다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.474-479
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• 2014

LEON3 is a 32-bit synthesizable processor based on the SPARC V8. It can be connected to AMBA 2.0 bus and has a 7- stage pipeline, IEEE-754 FPU and 256[KB] cache. It can be easily implemented using FPGA and used for a SoC design. DSU which comes with LEON3 can be used to control and monitor the operation of LEON3. And DSU makes it easy to set a debugging environment for the development of both hardware and software for an embedded systems based on LEON3. This paper presents the summary of the debugging tool for LEON3 based embedded systems. The debugging tool can initialize the target hardware, find out how the target hardware is configured, load application code to a specified memory space and run that application code. To provide users a debugging environment, it can set breakpoints and control the operation of LEON3 correspondingly. And function call trace is one of key functions of the debugging tool.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제14권1호
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• pp.51-61
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• 2019

There are strict evaluation processes before using new processors to satellites. Engineers evaluate processors from various viewpoints including specification, development environment, and cost. From a viewpoint of computation power, manufacturers provide benchmark results with processors, and engineers decide which processors are adequate to their satellites by comparing the benchmark results with requirements of their satellites. However, the benchmark results depends on a test environment of manufacturers, and it is quite difficult to achieve similar performance in a target environment. Therefore, it is necessary to evaluate the processors in the target environment. This paper compares performance of a processor, AT697F/LEON2, in software testbed (STB) with three development boards of XC2V/LEON3, GR712RC/LEON3, and GR740/LEON4. Seven benchmark functions of Dhrystone, Stanford, Coremark, Whetstone, Flops, NBench, and MiBench are selected. Results are analyzed with hardware and software properties: hardware properties of core architecture, number of cores, cache, and memory; and software properties of build options and compilers. Based on the analysis, this paper describes a guideline for choosing processors for next generation satellites.

• Journal of Communications and Networks
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• 제4권3호
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• pp.209-220
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• 2002

In this paper, we propose a hierarchical packet scheduling technique to closely approximate a hierarchical extension of the generalized processor sharing model, Hierarchical Generalized Processor Sharing (H-GPS). Our approach is to undertake the tasks of service guarantee and hierarchical link sharing in an independent manner so that each task best serves its own objective. The H-GPS model is decomposed into two separate service components: the guaranteed service component to consistently provide performance guarantees over the entire system, and the excess service component to fairly distribute spare bandwidth according to the hierarchical scheduling rule. For tight and harmonized integration of the two service components into a single packet scheduling algorithm, we introduce two novel concepts of distributed virtual time and service credit, and develop a packet version of H-GPS called Hierarchical Fair Queueing (HFQ). We demonstrate the layerindependent performance of the HFQ algorithm through simulation results.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제11권3호
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• pp.65-71
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• 2016

현재 한국항공우주연구원에서 개발 중인 차세대 저궤도 위성의 탑재컴퓨터는 높은 성능을 위해 LEON2-FT/AT697F 프로세서를 사용하며 SpaceWire, 1553B, DMAUART, CAN Master 등의 다양한 통신을 지원하기 위해 별도의 FPGA 기반의 통신칩이 개발되었다. 프로세서와 통신칩간의 통신은 PCI 버스를 통해서 이루어지며, 탑재소프트웨어에서 직접 PCI 버스를 통해 각종 디바이스를 제어 및 통신을 수행한다. 차세대 탑재컴퓨터에서는 기존 1553B 통신을 위해 사용되었던 VASI IP1553B 컨트롤러 대신 Actel 1553BRM 코어를 사용하며 통신칩의 AMBA 버스상에 연결을 위해 Aeroflex Gaisler에서 개발 된 B1553BRM Wrapper를 사용한다. 본 논문에서는 차세대 저궤도 위성에서의 PCI기반의 1553B 통신 소프트웨어의 구조와 통신방법에 대해서 기술하고 탑재소프트웨어 레벨의 태스크를 통한 1553B 처리방식에 대해서 설명한다. 그리고 시뮬레이터 및 실제 하드웨어에서 테스트 된 결과에 대해 설명한다.

• 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지
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• 제20권9호
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• pp.519-524
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• 2014

독립적인 전자 장비들을 모듈화하여 하나로 통합한 시스템에 탑재되는 운영체제는 안정성 보장을 위해 파티셔닝 기술을 갖추어야 한다. 기존 운영체제에 파티셔닝 기술을 접목하기 위해서는 기존 스케줄러를 파티션 스케줄러로 확장해야한다. 특히 낮은 성능과 적은 메모리를 사용하는 우주용 시스템과 같은 임베디드 시스템에 적용하기 위해서는 스케줄러 확장시 성능적인 측면뿐만 아니라 메모리적인 측면도 고려해야한다. 본 논문에서는 파티션 비트맵을 이용한 메모리 효율적인 리눅스 파티션 스케줄러를 제안한다. 제안한 파티션 스케줄러는 구현시 적은 양의 메모리 공간을 요구하며 적은 파티션 전환 오버헤드가 발생한다. 또한 프로토타입을 LEON 4 프로세서 보드에 구현하였다. 성능평가를 통해 결과 정확성과 파티션 전환 오버헤드, 그리고 구현시 요구되는 메모리 공간 및 추가되는 소스코드의 양을 확인하였다.

• 대한임베디드공학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.177-187
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• 2020

Virtualization with hypervisors is one of emerging topics in multicore processors for space. Hypervisors are software layers to make several independent virtualized environments on one processor. Since all hardware resources are virtualized and distributed only by hypervisors, overall performance of processors can be improved by fully utilizing the resources. However at the same time, there are overheads for virtualizing and distributing hardware resources. Satellites are one of hard real time systems, and performance degradation with overheads should be analyzed thoroughly. Previous research on the overheads focused on single core systems. Even the overheads were analyzed in multicore systems, SMP environment was not fully included. This paper builds SMP environment with XtratuM, one of hypervisors for space missions, and analyzes performance degradation with overheads. Two boards of GR712RC with 2 LEON3FT CPUs and GR740 with 4 LEON4 CPUs are used in experiments. On each board, SMP benchmark functions are executed on SMP environment with XtratuM and on that without XtratuM respectively. Results are analyzed to find timing characteristics including overheads. Finally, applicability of the XtratuM to flight software in SMP is also reviewed.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제12권3호
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• pp.108-113
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• 2017

일반적으로 Operator on Board로 불리는 OBCP (On-Board Control Procedure)는 기존 탑재소프트웨어를 변경하지 않으면서 동적으로 지상 또는 온보드에서 명령과 로직이 포함된 특정 프로시저를 로딩, 언로딩 및 실행 할 수 있으며, OBCP를 통해 기존 위성의 제한된 자율성 및 강인성을 증대 시킬 수 있다. 탑재소프트웨어의 OBCP의 핵심은 OBCP 엔진이며, OBCP 엔진은 스크립트 기반의 프로시저를 해석 및 실행 할 수 있는 인터프리터 형태로 구현되어 있으며 내부적으로 가상머신을 가지고 있다. 탑재소프트웨어팀에서는 2010년부터 내부적으로 OBCP에 대해서 계속 연구를 수행하였으며 ERC32 프로세서 기반의 Java KVM, RTCS/C 및 KKOMA와 같은 자체 OBCP 엔진을 개발하였다. 최근에는 ESA OBCP 표준에 대한 연구를 계속 진행하고 있으며 LEON2-FT/AT697F 프로세서 기반에서 Lua와 MicroPython을 이용한 OBCP 엔진 연구를 진행하고 있다. 본 논문에서는 현재 가장 활발히 사용되고 있는 오픈소스 기반의 Lua를 탑재소프트웨어의 OBCP 엔진으로 사용하기 위하여 VxWorks 기반의 AT697F 프로세서에서의 설계 및 구현 방법에 대해서 기술하며, 시뮬레이터와 실제 하드웨어의 테스트 결과와 함께 성능 비교 분석을 수행한다.