과학기술이 발전함에 따라 신무기들의 기술 집약도가 발전하여 개체 하나하나의 단가와 가치가 상승하고 있다. 이렇게 개발된 무기를 사용하기 앞서 수락시험을 위해 점검장비를 사용하고 있다. 이러한 점검장비는 신무기의 성능 및 기능의 검증을 위해 데이터의 수집 및 처리를 하기 위한 실시간성을 필요로 한다. 그러나 점검장비에서 많이 사용되고 있는 범용 운영체제인 윈도우의 경우 실시간성을 지원하지 못하는 문제점을 가지고 있다. 따라서 윈도우에 실시간성을 제공하기 위한 상용솔루션인 RTX 및 INtime을 사용하여 실시간성을 제공해야 한다. 하지만 RTX와 INtime은 고가의 구입비 및 경상 사용료로 인해 개발 비용을 증가시키는 문제점을 가지고 있다. 이를 해결하기 위해 멀티코어 기반 윈도우 환경의 점검장비에 실시간성을 지원하기 위한 실시간 이식 커널(RTiK-MP)을 개발하였다. 본 논문에서는 개발된 RTiK-MP를 다양한 분야에 적용시키고, 개발자에게 보다 나은 편의성을 제공하기 위해 Export Driver를 통한 RTiK-MP 접근 방안에 대한 연구를 하였다.
최근 무기체계 산업에서 성능검증을 위해 사용되는 점검장비는 수락시험 시 데이터의 정밀성과 실시간성을 요구한다. 이러한 점검장비는 개발의 편의성을 위해 범용 운영체제인 윈도우즈를 사용하는데 윈도우즈의 경우 실시간성을 제공하지 못하는 문제가 있다. 따라서 본 논문에서는 군용 점검장비의 실시간 통신을 위해 윈도우즈 시스템에 실시간성을 제공하는 RTiK-MP(Real-Time implant Kernel-Multi Processor)을 이용한 통합 미들웨어를 설계 및 구현하였다. 또한 DLL(Dynamic Linking Library)을 사용하여 통합 미들웨어의 API(Application Program Interface)를 사용자에게 제공함으로써 기존의 복잡한 RTiK-MP의 내부 구현을 몰라도 개발이 용이하도록 개발의 편의성을 제공하였다. 본 논문은 군용 점검장비의 통신에 실시간성을 제공할 수 있는 통합 미들웨어를 설계 및 구현한 것으로써 많이 사용되는 TCP/IP LAN과 RS-232를 사용하였다. 마지막으로 성능검증을 위해 CPU 클럭 틱의 수를 반환하는 RDTSC 명령어를 사용하였고, 구현한 통합 미들웨어의 성능을 검증한 결과 TCP/IP 및 RS-232의 경우 각각 1ms 및 4ms 주기에서 오차범위 내에서 정상 동작함을 확인하였다.
범용 운영체제 윈도우즈는 라운드로빈(round-robin)스케줄링 방식을 사용하고 있다. 라운드로빈 스케줄링 방식은 높은 우선순위 태스크에 대한 빠른 응답성을 보장할 수 없어 실시간성을 제공하지 못한다. 이를 해결하기 위해 윈도우즈에서 실시간성을 제공하기 위한 RTiK-MP(Real Time implant Kernel-Multi Processor)가 개발되었다. 기존 RTiK-MP는 멀티프로세서 윈도우즈 환경에서 정상동작하게 되어있으나 서비스팩(Service Pack)환경에서는 Local APIC 타이머 레지스터의 값이 초기화되면서 윈도우즈에 실시간성을 제공하지 못하는 문제점이 있다. 본 논문에서는 윈도우즈 서비스팩에서 발생하는 RTiK-MP의 문제점에 대해 설명하고 이에 대한 해결방안을 기술하여 윈도우즈 서비스팩에서 실시간성을 제공하기 위한 방안을 연구하였다.
최근 시스템 개발 환경이 싱글프로세서 기반의 환경에서 멀티프로세서 기반의 환경으로 변화됨에 따라 개발된 시스템 프로그램들이 멀티프로세서 기반과 싱글프로세서 기반에서 호환이 가능하도록 설계 및 구현의 중요성이 부각되고 있다. 특히, 실시간성이 중요시 되는 내장형 소프트웨어 분야 및 측정 장비와 같이 정밀성을 요구하는 분야의 경우 멀티프로세서 기반의 실시간성을 제공하기 위한 연구가 필요하다. 운영체제에 종속적인 실시간성은 운영체제에 따라 지원여부를 결정하는데, 범용 운영체제인 윈도우즈의 경우 실시간성을 지원하기 위해 RTX나 INtime과 같은 고가의 서드파티를 사용해야 한다. 그러나 서드파티를 사용함으로써 제품 개발 시 고가의 구입비용 및 유지보수 비용으로 인한 개발 비용의 증가를 초래하는 문제점이 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 본 논문에서는 멀티프로세서 기반의 윈도우즈에 실시간성을 제공하기 위해 x86 아키텍처의 Local APIC를 이용하여 윈도우즈에 실시간성을 제공하는 RTiK-MP(Real-Time implant Kernel-Multi Processor)를 설계 및 구현하였고, RTiK-MP의 성능 검증 및 평가를 위하여 휴대용 점검장비를 이용한 성능 측정 결과를 분석한다.
윈도우즈 시스템 상에서 실행되는 CAN 통신 소프트웨어는 CAN 통신 데이터의 정확한 측정 및 성능 검증을 위해 실시간성을 요구한다. 본 연구에서는 윈도우즈 시스템에 실시간성을 제공하는 RTiK-MP(Real-Time implant Kernel-Multi Processor)을 이용하여, CAN 통신 디바이스 드라이버의 실시간성 지원을 위한 미들웨어를 구현하였다. 미들웨어 사용의 확장성, 편의성을 위해 API(Application Program Interface) 형태로 제공하고, 이를 활용한 프로그램을 통해 미들웨어를 검증한 결과 10ms 주기에서 오차범위 내에서 정상 동작함을 확인하였다.
최근 군용장비의 첨단화가 가속됨에 따라 장비의 성능을 실시간으로 검증하는 점검장비 역할이 중요해지고 있다. 대부분 점검장비가 개발 편의성, 개발기간 등을 고려해서 윈도우 기반으로 개발되었다. 하지만 윈도우 기반 점검장비가 실시간성을 제공하지 않아 이기종간의 데이터 통신에 대한 주기를 만족해주지 못하는 단점이 있으며, 이러한 문제를 해결하기 위해 고가의 상용 솔루션을 이용하여 윈도우 기반의 점검장비에 실시간성을 보장해주고 있다. 본 논문에서는 고가의 상용 솔루션을 대체하는 실시간 이식 커널인 RTiK-MP를 기반으로 하는 실시간 점검장비 소프트웨어를 설계하는 방법을 제시하며, 성능을 검증하기 위해 고속으로 통신하는 유도탄과 연동시험을 통해서 실시간성과 데이터 정확성을 측정하고 이를 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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