실시간 운영체제에서 메모리 누수 방지 기법 설계 및 구현

조문행(Moon-Haeng Cho),양희권(Hui-Kwan Yang),이철훈(Cheol-Hoon Lee) 한국정보과학회 2004 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.31 No.1A

임베디드 시스템에 사용되는 실시간 운영체제는 한정된 자원의 효율적인 관리가 필수적이다. 특히, 메모리는 운영체제의 실행에 있어서 꼭 필요한 자원으로써, 메모리 관리 기법은 시스템의 성능에 영향을 미칠 수 있기 때문에 실시간 운영체제뿐만 아니라 범용 운영체제에서도 매우 중요하게 다루어지고 있다. 본 논문은 실시간 운영체제에서 발생할 수 있는 메모리 누수 문제를 최소화하기 위한 기법을 설계 및 구현하였다.

DPM 기법을 적용한 저전력 실시간 운영체제 설계 및 구현

조문행(Moon-Haeng Cho),이철훈(Cheol-Hoon Lee) 한국정보과학회 2006 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.33 No.2A

배터리로 동작하는 휴대용 기기와 같은 임베디드 시스템은 복잡한 애플리케이션을 보다 오랜 시간 동안 동작할 수 있도록 하기 위해 하드웨어와 소프트웨어 측면 모두에서 저전력 기법의 구성이 필요하다. 한정된 하드웨어 시스템의 자원을 효율적으로 관리하고 보다 적은 전력소모를 위해서는 저전력 기법이 탑재된 저전력 실시간 운영체제가 필요하다. 본 논문에서는 IBM 과 MontaVista Software 에서 제안한 DPM(Dynamic Power Management) 기법을 적용한 저전력 실시간 운영체제를 설계 및 구현하였다.

다차원 기법을 이용한 실시간 태스크 스케줄링 알고리즘

조문행(Cho Moon-Haeng),이철훈(Lee Cheol-Hoon) 한국콘텐츠학회 2009 한국콘텐츠학회 종합학술대회 논문집 Vol.7 No.1

오늘날의 핸드폰, PMP, 지능형 가정기기, 자동차 엔진 컨트롤 시스템과 같은 내장형 시스템은 인간의 삶과 일, 놀이 등 살아가는 환경에 대한 전환을 가져오고 있다. 이에 따라, 내장형 시스템 응용들의 복잡성이 증가하고 있으며, 그런 내장형 컴퓨팅 플랫폼에는 시간결정성을 갖는 실시간 운영체제를 사용해야 한다. 이런 실시간 운영체제들은 예측 가능한 서비스들 뿐만 아니라 작은 실행 이미지 크기를 가져야만 하고, 커널 서비스들은 각 서비스 수행에 얼마만큼의 시간이 소요되는지를 명세하여 시간결정적 이어야만 한다. 이런 정보를 토대로, 응용 개발자들은 각 태스크가 마감시간을 준수하도록 하는 실시간 응용 소프트웨어를 설계할 수 있다. 본 논문에서는 2r 레벨의 우선순위를 갖는 태스크들 중 최상위 우선순위를 결정하는데 있어 고정 상수시간을 보장하는 다차원 기법의 실시간 태스크 스케줄링 알고리즘을 기술한다. In recent years, embedded systems such as cellular phones, Portable Multimedia Player, intelligent appliance, automobile engine control are reshaping the way people live, work, and play. Thereby, applications for embedded systems become increasingly sophisticated and complicated, such embedded computing platforms must use real-time operating systems (RTOSs) with time determinism. These RTOSs must not only provide predictable services but must also be efficient and small in size and it's kernel services should also be deterministic by specifying how long each service call will take to execute. Having this information allows the application developers to better plan their real-time application software so as not to miss the deadline of each task. In this paper, we present the complete generalized algorithm using multi-dimensional methodology to determine the highest priority in the ready list with 21r levels of priorities for an arbitrary integer number of r.

웨어러블 컴퓨터를 위한 저전력 실시간 운영체제 eRTOS 설계 및 구현

조문행(Moon-Haeng Cho),최찬우(Chan-Woo Choi),이철훈(Cheol-Hoon Lee) 한국콘텐츠학회 2008 한국콘텐츠학회논문지 Vol.8 No.9

오늘날의 내장형 시스템은 군사 무기체계, 로봇, 인공위성 등과 같이 전통적인 내장형 시스템과 휴대폰, PMP(Portable Multimedia Player), PDAs(Personal Digital Assistants)와 같이 통신과 멀티미디어 기기가 결합된 디지털 컨버전스 시스템에서 먹는 PC, 웨어러블 컴퓨터와 같은 차세대 PC 개념으로 진화하고 있다. 차세대 PC는 문서작성?인터넷 검색?데이터 관리 등에서 사용되었던 기존의 PC에서 분기된 네트워크 기반의 인간중심 디지털 정보기기이다. 웨어러블 컴퓨터는 극히 전력과 메모리 제한적인 시스템으로, 구성 하드웨어의 제약 사항을 극복하고 사용자 서비스의 QoS를 제공하기 위해 초소형이면서 저전력 기능을 갖춘 실시간 운영체제를 사용해야만 한다. 본 논문에서는 웨어러블 컴퓨터를 위한 저전력 실시간 운영체제 eRTOS를 설계 및 구현하였다. 본 논문에서 구현한 eRTOS는 18KB의 풋프린트(footprint)로 동적전력 관리 기법(Dynamic Power Management)과 장치 전력 관리 기법(Device Power Management)의 저전력 기법이 구현되어 있다. 웨어러블 컴퓨터의 응용프로그램을 실험하여 47%의 전력 소모 감축효과를 확인하였다. In recent years, embedded systems have been expanding their application domains from traditional embedded systems such as military weapons, robots, satellites and digital convergence systems such as celluar phones, PMP(Portable Multimedia Player), PDAs(Personal Digital Assistants) to Next Generation Personal Computers(NGPCs) such as eating PCs, wearable computers. The NGPCs are network-based, human-centric digital information devices diverged from the traditional PCs used mainly for document writing, internet searching and database management. Wearable computers with battery capacity and memory size limitations have to use real-time operating systems with small footprints and low power management techniques to provide user's QoS in spite of hardware constraints. In this paper, we have designed and implemented a low-power RTOS (called eRTOS) for wearable computers. The implemented eRTOS has 18KB footprints and the dynamic power management and the device power management schemes are adapted in it. Experimental results with wearable computer applications show that the low power techniques could save energy up to 47 %.

실시간 운영체제에서 메모리 누수 방지를 위한 메모리 모니터링 기법 설계 및 구현

조문행(Moon-Haeng Cho),최인범(In-Bum Choi),정명조(Myoung-Jo Jung),이철훈(Cheol-Hoon Lee) 한국정보과학회 2005 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.32 No.1

임베디드 시스템은 임베디드 시스템의 공간제약 특성과 고가의 메모리 가격으로 인하여 한정된 메모리 자원을 가질 수 밖에 없어 메모리 자원의 효율적인 사용 및 관리가 필요하다. 임베디드 시스템에 탑재되는 실시간 운영체제는 위와 같은 특성을 고려하여, CPU 와 함께 운영체제에서 메모리 누수 현상을 방지하고 메모리를 보다 효율적으로 관리할 수 있는 메모리 모니터링 기법을 설계 및 구현하였다.

실시간 운영체제의 메모리 관리에서 메모리 풀의 메모리 누수 방지 기법 설계 및 구현

조문행(Moon-Haeng Cho),정명조(Myoung- Jo Jung),유용선(Yong-Sun Ryu),이달한(Dal-Han Lee),이철훈(Cheol-Hoon Lee) 한국정보과학회 2004 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.31 No.2Ⅰ

실시간 운영체제가 탑재되는 임베디드 시스템의 공간제약 특성상 한정된 차원을 가질 수 밖에 없기 때문에 차원의 효율적인 사용 및 관리가 필수적이다. 특히, CPU 와 함께 한정된 크기의 메모리는 운영체제의 중요한 차원으로, 효율적인 메모리 관리를 통해 시스템의 성능을 향상 시킬 수 있다. 본 논문에서는 실시간 운영체제의 통적 메모리 관리기법 중 메모리 풀에서의 메모리 누수 방지 기법을 설계 및 구현하였다.

Audio Player 를 위한 경량 실시간 운영체제 설계 및 구현

조문행(Moon-Haeng Cho),이정원(Jung-Won Lee),강희성(Hui-Sung Kang),이철훈(Cheol-Hoon Lee) 한국정보과학회 2006 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.33 No.1

임베디드 시스템은 특정 임무를 수행하도록 설계된 전용 컴퓨팅 시스템으로 그 용도에 따라 다양한 하드웨어 구성요소를 가지며, 그 쓰임새에 따라 특정 하드웨어 중심으로 시스템을 구현할 수 있다. 이런 하드웨어 시스템의 자원을 효율적으로 관리하기 위해서는 그 시스템에서 요구하는 기능을 만족시키는 특정 운영체제가 필요하다. 본 논문에서는 적은 크기의 메모리에 실시간 운영체제와 파일시스템, 애플리케이션이 모두 탑재되어야 하는 Audio Player 시스템을 위한 경량 실시간 운영체제를 설계 및 구현하였다.

내장형 실시간 운영체제에서 다차원 기법을 이용한 실시간 태스크 스케줄링 알고리즘

조문행(Moon-Haeng Cho),임재석(Jae-Seok Lim),이진욱(Jin-Wook Lee),김주만(Joo-Man Kim),이철훈(Cheol-Hoon Lee) 한국콘텐츠학회 2010 한국콘텐츠학회논문지 Vol.10 No.1

오늘날의 핸드폰, PMP, 지능형 가정기기, 자동차 엔진 컨트롤 시스템과 같은 내장형 시스템은 인간의 삶과 일, 놀이 등 살아가는 환경에 대한 전환을 가져오고 있다. 사용자가 요구하는 다양한 서비스들을 지원하기 위해 내장형 시스템 응용들의 복잡성이 증가하고 있으며, 그런 내장형 컴퓨팅 플랫폼에는 시간결정성을 갖는 실시간 운영체제를 사용해야 한다. 이런 실시간 운영체제의 커널 서비스들은 각 서비스 수행에 얼마만큼의 시간이 소요되는지를 명세하여 시간결정성을 보장하면서 작은 실행 이미지 크기를 가져야만 한다. 이런 정보를 토대로, 응용 개발자들은 각 태스크가 마감시간을 준수하도록 하는 실시간 응용 소프트웨어를 설계할 수 있다. 본 논문에서는 추가적인 메모리 오버헤드 없이 2r 레벨의 우선순위를 갖는 시스템에서 다차원 기법을 이용하여 고정상수 시간 내에 최상위 우선순위를 결정하는 완전 일반화된 실시간 스케줄링 알고리즘을 제안한다. In recent years, embedded systems such as cellular phones, Portable Multimedia Player, intelligent appliance, automobile engine control are reshaping the way people live, work, and play. Thereby, services application to guarantee various requirements of users become increasingly sophisticated and complicated, such embedded computing platforms use real-time operating systems (RTOSs) with time determinism. These RTOSs must not only provide predictable services but must also be efficient and small in size. Kernel services should also be deterministic by specifying how long each service call will take to execute. Having this information allows the application designers to better plan their real-time application software so as not to miss the deadline of each task. In this paper, we present the complete generalized real-time scheduling algorithm using multi-dimensional methodology to determine the highest priority in the ready list with 2r levels of priorities in a constant time without additional memory overhead.

UbiFOS^TM 실시간 운영체제에서 POSIX지원을 위한 래퍼의 설계 및 구현

송예진,조문행,이철훈,Song, Ye-Jin,Cho, Moon-Haeng,Lee, Cheol-Hoon 한국콘텐츠학회 2007 한국콘텐츠학회논문지 Vol.7 No.8

Recently, Embedded systems are different with the past as loading of a simple application program that executed specific functions according to the use and are evolved in the digital convergence integrated multimedia functions and then the complication of the application program is remarkably increased. This application program is combined and evolved with many application program in accordance with the demand of the age. For develope and manage this developing application is necessary standardized interface between developer and manager. POSIX was developed as the standard of the operating system in the standard interface which has the open system structure in computing system, and there is a posix.4 to standard for the system demands the loading of real-time operating system like a digital convergence devices. In this paper, we present the contents of designing and implementing the real-time operating system UbiFOSTM to wrapper for supporting the POSIX.4. Also, Experimental results show that implemented wrapper to application program standardizing POSIX.4 in linux and UbiFOSTM is slight only $3{\sim}9{\mu}s$. 최근의 내장형 시스템은 그 용도에 따라 특정 기능만 수행하는 단순한 응용프로그램을 탑재했던 과거와는 달리 멀티미디어 기능들이 하나로 통합된 디지털 컨버전스 기기로 진화하면서 응용프로그램의 복잡도가 현저히 증가하였다. 또한 응용프로그램은 그 시대의 요구에 따라 여러 응용프로그램들과 통합되고 진화해 간다. 이러한 응용프로그램을 개발하고 관리하기 위해서는 개발자와 관리자간의 표준화된 인터페이스가 필요하다. 컴퓨팅 시스템에서 개방형 시스템 구조를 갖는 표준 중 운영체제의 인터페이스에 대한 표준으로 POSIX(Portable Operating System Interface)가 개발되었으며, 디지털 컨버전스 기기와 같이 실시간 운영체제 탑재를 요구하는 시스템을 위한 인터페이스 표준으로 POSIX.4계열이 있다. 본 논문에서는 개방형 실시간 운영체제 인터페이스 표준인 POSIX.4 지원을 위한 래퍼(wrapper)를 실시간 운영체제 UbiFOSTM에 설계 및 구현한 내용을 기술한다. 또한, POSIX.4 표준을 준수한 응용프로그램을 Linux와 UbiFOSTM에 각각 탑재하여 비교 실험하고 구현한 래퍼의 성능 오버헤드가 $3{\sim}9{\mu}s$로 미미하다는 측정 결과를 제시한다.

로봇 컴포넌트의 QoS 보장을 위한 프레임워크의 설계 및 성능분석

임재석(Jae-Seok Lim),조문행(Moon-Haeng Cho),정재엽(Jae-Yeop Jeong),이철훈(Cheol-Hoon Lee) 한국콘텐츠학회 2009 한국콘텐츠학회논문지 Vol.9 No.2

고성능 CPU의 개발과 고속 통신 기술의 발전은 네트워크 기반의 지능형 서비스 로봇 개발에 대한 연구가 활성화 되는 데에 많은 공헌을 하였다. 로봇 소프트웨어는 로봇의 올바른 수행과 사용자의 안전을 보장해야 하며, 이를 지원하기 위해 로봇 소프트웨어를 구성하는 컴포넌트의 QoS 보장에 대한 연구가 절실히 요구된다. 로봇 컴포넌트의 QoS는 컴포넌트가 원하는 데이터의 흐름을 가능하게 하여 안정적으로 수행함을 목적으로 하며, QoS를 보장함으로써 이러한 로봇의 지능화와 안정성을 얻을 수 있다. 본 논문에서는 제한된 자원을 가진 로봇 플랫폼 상에서 운용되는 로봇 컴포넌트들이 요청한 QoS를 최대한 보장하도록 하는 QoS 프레임워크를 설계하고 구현하였다. 또한 QoS의 요청에 대한 응답시간을 측정하고 그에 따른 성능분석 결과를 제시한다. The growth of CPU and communication technologies have made an important contribution to the development of the network-based intelligent service robots. Robot software must guarantee the correct execution and safety of the user. To achieve this, it is highly required to research how to guarantee the QoS of the components which organize a robot software. The QoS of robot components aims to execute the component stably by processing the data stream in a correct way. By guaranteeing QoS, we can achieve the intelligence and stability of robots. In this paper, we design and implement the QoS framework to guarantee the QoS of robot components on robot platforms with limited resources. We also measure the response times of QoS requests and present the performance analysis results about it.