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데이타 플로우 명세로부터 직렬화된 멀티태스킹 코드 생성
권성남(Seongnam Kwon),하순희(Soonhoi Ha) 한국정보과학회 2008 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.35 No.9·10
갈수록 복잡해지는 임베디드 시스템을 개발하는데 있어서 소프트웨어 개발의 중요성이 점차 커지고 있다. 대부분의 임베디드 응용 소프트웨어는 멀티 태스크로 구성되어 있는 병렬 소프트웨어이며, 기존의 순차적인 프로그래밍 언어만으로 개발하는 것 보다는 알고리즘의 병렬성을 명세하기에 용이한 데이타 플로우 모델로부터 소프트웨어를 생성하는 것이 유망하다. 생성된 멀티태스킹 코드를 수행하기 위해선 태스크들을 병렬적으로 수행해 주고 태스크간 동기화를 담당해 줄 운영체제의 도움이 필요하다. 그러나 운영체제를 사용하기 어려운 환경이나 설계 공간 탐색 과정에서 운영체제를 매번 다양한 하드웨어 플랫폼에 포팅하기 어려운 경우에는 운영체제 없이 멀티 태스크 응용을 수행할 수 있는 방법이 필요하다. 이것을 위해서 이 연구에서는 데이타 플로우 명세로부터 직렬화된 멀티태스킹 코드를 생성하는 방법을 제안한다. 제안하는 방법에서 하나의 태스크는 데이타 플로우 모델로 명세되며, 하나의 C 코드로 생성된다. 코드 생성은 크게 두 단계로 이루어지는데, 먼저 태스크를 구성하는 블록들을 각각 함수 형태로 코드를 생성한 후에, 생성된 여러 태스크의 함수들을 모아서 직렬화하여 호출하는 스케줄러를 만든다. 이 때에 스케줄러를 효율적으로 만들 수 있는 자료구조 및 정보를 제공하여 사용자가 수동으로 스케줄러를 만드는 것도 가능하도록 하였다. DivX예제를 통하여 제안하는 방법으로 생성한 코드가 효율적으로 올바르게 동작함을 보였다. As embedded system becomes more complex, software development becomes more important in the entire design process. Most embedded applications consist of multi-tasks, that are executed in parallel. So, dataflow model that expresses concurrency naturally is preferred than sequential programming language to develop multitask software. For the execution of multitasking codes, operating system is essential to schedule multi-tasks and to deal with the communication between tasks. But, it is needed to execute multitasking code without OS when the target hardware platform cannot execute OS or target platforms are candidates of design space exploration, because it is very costly to port OS for all candidate platforms of DSE. For this reason, we propose the serialized multitasking code generation technique from dataflow specification. In the proposed technique, a task is specified with dataflow model, and generated as a C code. Code generation consists of two steps: First, a block in a task is generated as a separate function. Second, generated functions are scheduled by a multitasking scheduler that is also generated automatically. To make it easy to write customized scheduler manually, the data structure and information of each task are defined. With the preliminary experiment of DivX player, it is confirmed that the generated code from the proposed framework is efficiently and correctly executed on the target system.
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병렬 내장형 소프트웨어 개발환경을 위한 데이터 플로우 블록 클러스터링
조용우(Yongwoo Cho),권성남(Seongnam Kwon),하순회(Soonhoi Ha) 한국정보과학회 2008 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.35 No.1
갈수록 복잡해지는 내장형 시스템을 개발함에 있어서 소프트웨어 개발의 중요성은 날로 커지고 있다. 기존 연구에서 소프트웨어 개발 효율을 높이기 위해 소프트웨어의 재사용 가능성을 높이고 병렬성 명세를 용이하게 하고자 중간단계코드(CIC)를 정의하였다. 이 중간단계 코드는 각 태스크의 순수 알고리즘을 기술하는 C형태의 태스크 코드와 그 외의 정보를 포함하는 XML형태의 아키텍쳐 정보 파일로 구성된다. 이 CIC는 사용자가 직접 기술할 수 있고 각종 모델로부터 자동 생성할 수도 있다. 이 논문에서는 후자에 초점을 두고 데이터 플로우 모델에 사용된 블록들을 클러스터링하여 태스크 코드를 생성하는 기법을 제안하였다. 이것을 위해 블록 클러스터링 알고리즘은 주어진 클러스터의 크기로 블록이 묶일 때까지 블록의 수행시간 정보를 고려하여 함수 병렬성을 최대한 보존하며 블록들을 묶어나간다. H.263 코덱 예제를 이용한 실험을 통해 제안하는 방법이 다양한 클러스터의 크기 조건에 대해서 다양한 클러스터링 결과를 제공함을 보였다.
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가상 동기화 기법을 이용한 SystemC 통합시뮬레이션의 병렬 수행
이영민(Youngmin Yi),권성남(Seongnam Kwon),하순회(Soonhoi Ha) 한국정보과학회 2006 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.33 No.11·12
이 논문에서는 여러 개의 소프트웨어 혹은 하드웨어 컴포넌트가 존재하는 MPSoC(Multiprocessor-System-on-a-chip) 아키텍처를 빠르면서도 정확하게 통합시뮬레이션 하는 내용을 다룬다. 복잡한 시스템을 설계하기 위해서 MPSoC 아키텍처가 점점 일반화되고 있는데, 이러한 아키텍처를 통합시뮬레이션 할 때는 시뮬레이터의 개수가 증가하고 그에 따라 시뮬레이터들 간의 시간 동기화 비용도 증가하므로 전체적인 통합시뮬레이션 성능이 감소된다. 최근의 통합시뮬레이션 연구들에 의해서 등장한 SystemC 통합시뮬레이션 환경이 빠른 성능을 보이고 있으나, 시뮬레이터의 개수가 증가할수록 성능은 반비례한다. 본 논문에서는 효율적인 시간동기를 통해 통합시뮬레이션의 성능을 증가시키는 기법인 가상동기화 기법을 확장하여, (1) SystemC 커널을 수정하지 않고도 가상 동기화 기법을 적용한 SystemC 통합시뮬레이션을 수행할 수 있고, (2) 병렬적으로 가상동기화 기법을 수행할 수 있게 하였다. 이를 통해 SystemC 통합시뮬레이션의 병렬적인 수행이 가능해졌는데, 널리 알려진 상용 SystemC 통합시뮬레이션 도구인 MaxSim과 비교하였을 때, H.263 디코더 예제의 경우 11배 이상의 성능 증가를 얻었고 정확도는 5% 이내로 유지되었다. This paper concerns fast and time accurate HW/SW cosimulation for MPSoC (Multi-Processor System-on-chip) architecture where multiple software and/or hardware components exist. It is becoming more and more common to use MPSoC architecture to design complex embedded systems. In cosimulation of such architecture, as the number of the component simulators participating in the cosimulation increases, the time synchronization overhead among simulators increases, thereby resulting in low overall cosimulation performance. Although SystemC cosimulation frameworks show high cosimulation performance, it is in inverse proportion to the number of simulators. In this paper, we extend the novel technique, called virtual synchronization, which boosts cosimulation speed by reducing time synchronization overhead: (1) SystemC simulation is supported seamlessly in the virtual synchronization framework without requiring the modification on SystemC kernel (2) Parallel execution of component simulatorswith virtual synchronization is supported. We compared the performance and accuracyof the proposed parallel SystemC cosimulation framework with MaxSim, a well-known commercial SystemC cosimulation framework, and the proposed one showed 11 times faster performance for H.263 decoder example, while the accuracy was maintained below 5%.
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