이용율 요구 분석 : 주기와 비주기 혼합 태스크 집합에 대한 통합 수락 제어 기법

박정근(Jungkeun Park*),유민수(Minsoo Ryu),홍성수(Seongsoo Hong) 한국정보과학회 2004 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.31 No.1A

본 논문에서는 주기와 비주기 실시간 태스크가 혼합된 태스크 집합에 대하여 이용율 요구 분석(utilization demand analysis)에 기반한 수락제어 기법을 제안한다. 이용율 요구는 혼합 태스크 집합의 모든 태스크가 종료시한 내에 수행을 마치기 위한 프로세서의 이용율로 정의된다. 본 논문에서는 비주기 태스크 집합과 주기 태스크 집합 각각의 이용율 요구를 정의하고 혼합 태스크 집합에 대한 이용율 요구 분석 기법을 제공한다. 제안된 기법은 비주기 태스크에 대한 이용율 요구를 재귀적으로 계산하여 태스크의 수락여부를 결정한다. 이러한 기법은 0(n)에 스케줄링 분석을 수행하고 복잡한 자료구조가 필요하지 않아서 실시간 수락제어를 가능하게 한다.

주기 및 비주기 실시간 태스크 집합에 대한 수락제어 기법

박정근(Jungkeun Park),유민수(Minsoo Ryu),홍성수(Seongsoo Hong) 한국정보과학회 2003 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.30 No.2Ⅰ

본 논문에서는 최악 수행시간이 알려진 주기 및 비주기 실시간 태스크 집합에 대한 수락제어 기법을 제안한다. 제안된 수락제어 기법은 주기 및 비주기 태스크가 혼합된 태스크 집합에 대해 용율 요구(utilization demands)를 계산하여 태스크의 수락여부를 결정한다. 이용율 요구는 혼합 태스크 집합의 모든 태스크가 종료시한 내에 수행을 마치기 위한 프로세서의 이용율로 정의된다. 따라서 제안된 수락제어 기법은 수락된 태스크의 종료시한을 보장한다. 제안된 이용율 요구 분석에 의한 수락제어 기법은 복잡한 스케줄링 가능성 분석이 필요하지 않아서 실시간 수락제어를 가능하게 한다.

종단 호스트에서 QoS 보장을 위한 비례 분배 실시간 자원할당 기법

박정근(Jungkeun Park),유민수(Minsoo Ryu),홍성수(Seongsoo Hong),박선희(Sunheui Park) 한국정보과학회 2003 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.30 No.1A

본 논문에서는 인터넷 종단 호스트에서 공유 자원의 대역폭 제약조건과 종료시한 제약조건 모두를 만족시킬 수 있는 자원 할당 구조를 제안한다. 제안된 구조는 두 단계로 구성된다. 상위 단계에서는 비례 분배 스케줄러(proportional share scheduler)인 EFT-C/D (Earliest Finish Time Credit/Debit) 스케줄러가 수행된다. 이 스케줄러는 CPU와 같은 시분할 공유 자원을 하위 단계 스케줄러들에게 지정된 비율로 분배하는 역할을 한다. 그리고 하위 단계에서는 서로 다른 시간 제약조건이 부여된 태스크들을 스케줄링 하기위해 다양한 실시간 스케줄러가 수행된다. 본 연구의 주요 성과는 두 가지로 요약된다. 첫째, 이상적인 GPS (Generalized Processor Sharing) 서버와 거의 동등한 수준으로 자원을 공평하게 분배하는 EFT-C/D 알고리즘을 개발하였다. 둘째, 하위 단계에서 수행되는 EDF 스케줄러에 대해 이용을(utilization)에 기반한 스케줄링 가능성 분석 방법을 개발하였다. 이 방법은 주어진 태스크 집합에 대해 단순히 이용율만을 계산하여 스케줄링 가능성을 판별할 수 있다. 따라서 새로운 태스크가 생성될 때 수락 여부를 시스템 수행 중에 제어할 수 있는 장점이 있다.

내장 실시간 시스템에서의 성능 재조정

박정근(Jungkeun Park),유민수(Minsoo Ryu),홍성수(Seongsoo Hong) 한국정보과학회 1999 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2Ⅲ

본 논문에서는 내장 실시간 시스템(real-time embeddedd system)에서의 성능 재조정(re-engineering) 문제를 다룬다. 성능 재조정 문제는 하드웨어와 소프트웨어가 이미 구현된 상태에서 새로운 성능조건이 요구될 때 이를 만족시키도록 시스템을 수정하는 문제이다. 본 논문에서의 성능 요구조건은 시간당 처리량(throughput)이나 입출력 지연시간(input-to-output latency)등이 고려된다. 제안된 방법은 병목점 분석(bottleneck analysis)과 비선형 최적화를 이용한다. 이를 위해 프로세스 네트워크(process network)로 표현된 시스템 디자인과 태스크 그래프, 태스크 할당(allocation)과 스케줄링, 그리고 새로운 성능조건인 실시간 처리량을 입력으로 사용한다. 제안된 방법은 두 단계로 구성된다. 첫째, 프로세스 네트워크에서 프로세스의 지연시간을 계산하여 병목이 되는 프로세스를 찾아낸다. 둘째, 프로세싱 요소의 성능 개선율(performance scaling factor)을 변수로 하여 주어진 성능을 만족시키기 위한 시스템 제약조건을 유도한다. 이를 사용하여 하드웨어의 업그레이드 비용을 최소화 하도록 제약조건을 풀고 각 프로세싱 요소(processing element)에 필요한 성능 개선율을 구한다. 제안된 방법은 기존에 구성된 소프트웨어의 구조를 고치지 않기 때문에 재조정의 시간을 줄일 수 있게 한다.

실시간 리눅스 기반의 회전익 무인항공기 제어 소프트웨어 개발

박기석 ( Kiseok Park ),박중희 ( Joong Hee Park ),위영준 ( Young Jun Wie ),박정근 ( Jungkeun Park ),문창주 ( Chang Joo Moon ) 한국정보처리학회 2010 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.17 No.2

본 논문은 실시간 운영체제인 Xenomai 를 사용하여, 회전익 무인항공기 소프트웨어 개발에 대한 내용을 설명하고 있다. 실시간 운영체제 사용하여 고정 순위 우선 스케줄링을 채택함으로써 데드라인의 타이밍(Timming) 결정성을 보장하였고, 이기종 시스템과의 호환성과 확장성을 고려하여 POSIX API 를 사용하여 멀티 쓰레드를 구현하였다. 또한 실시간 드라이버 모델(RTDM : Real-Time Driver Model)을 사용하여 획득한 데이터를 실시간 전송이 가능하도록 하였다. 본 논문은 실시간 운영체제를 무인항공기에 적용하고 구현된 비행제어 컴퓨터와 제어 소프트웨어를 비율 단조 스케줄링을 적용하여 무인항공기의 쓰레드들의 응답 속도 및 안정성을 보장하는 방안을 제시하였다.

FPGA 단일 칩 제어기를 위한 CAN 통신 IP 설계 및 구현

손예슬(Yeseul Son),박정근(Jungkeun Park),강태삼(Taesam Kang) 한국항공우주학회 2016 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2016 No.11

FPGA를 이용한 압전소자 작동기용 단일칩 제어기 설계

윤민호(Min-Ho Yoon),박정근(Jungkeun Park),강태삼(Taesam Kang) 제어로봇시스템학회 2016 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.22 No.7

The piezoelectric actuating device is known for its large power density and simple structure. It can generate a larger force than a conventional actuator and has also wide bandwidth with fast response in a compact size. To control the piezoelectric actuator, we need an analog signal conditioning circuit as well as digital microcontrollers. Conventional microcontrollers are not equipped with an analog part and need digital-to-analog converters, which makes the system bulky compared with the small size of piezoelectric devices. To overcome these weaknesses, we are developing a single-chip controller that can handle analog and digital signals simultaneously using mixed-signal FPGA technology. This gives more flexibility than traditional fixed-function microcontrollers, and the control speed can be increased greatly due to the parallel processing characteristics of the FPGA. In this paper, we developed a floating-point multiplier, PWM generator, 80-㎑ power control loop, and 1-㎑ position feedback control loop using a single mixed-signal FPGA. It takes only 50 ns for single floating-point multiplication. The PWM generator gives two outputs to control the charging and discharging of the high-voltage output capacitor. Through experimentation and simulation, it is demonstrated that the designed control loops work properly in a real environment.

레이저포인터와 단일카메라를 이용한 거리측정 시스템

전영산(Yeongsan Jeon),박정근(Jungkeun Park),강태삼(Taesam Kang),이정욱(Jeong-Oog Lee) 한국항공우주학회 2013 韓國航空宇宙學會誌 Vol.41 No.5

최근에 소형무인기(small UAV)에 대한 관심이 증대되고 있는데, 이는 소형무인기가 비용대비 효율적이고 사람의 접근이 어려운 재난 환경 등에 적합하기 때문이다. 이러한 소형무인기에서 거리측정을 통한 매핑(mapping)은 필수적인 기술이다. 기존의 무인시스템 연구에서 거리 측정 센서는 주로 레이저 센서와 스테레오 비전 센서를 많이 사용하였다. 레이저 센서는 정확도와 신뢰성이 우수하지만 대부분 고가의 장비이고 스테레오 비전 센서는 구현이 용이하지만 무게 측면에서 소형무인기에 탑재하여 사용하기에는 적합하지 않다. 본 논문에서는 레이저 포인터와 단일 카메라를 사용하여 저가의 거리측정기를 구성하는 방안을 소개한다. 제안한 시스템을 이용하여 거리를 측정하고 이로부터 맵을 구성하는 실험을 수행하였고 실제 데이터와 비교 분석하여 시스템의 신뢰성을 검증하였다. Recently, many unmanned aerial vehicle (UAV) studies have focused on small UAVs, because they are cost effective and suitable in dangerous indoor environments where human entry is limited. Map building through distance measurement is a key technology for the autonomous flight of small UAVs. In many researches for unmanned systems, distance could be measured by using laser range finders or stereo vision sensors. Even though a laser range finder provides accurate distance measurements, it has a disadvantage of high cost. Calculating the distance using a stereo vision sensor is straightforward. However, the sensor is large and heavy, which is not suitable for small UAVs with limited payload. This paper suggests a low-cost distance measurement system using a laser pointer and a monocular vision sensor. A method to measure distance using the suggested system is explained and some experiments on map building are conducted with these distance measurements. The experimental results are compared to the actual data and the reliability of the suggested system is verified.

ARX 실시간 운영체계를 위한 사용자 레벨 쓰레드

서양민(Yangmin Seo),박정근(Jungkeun Park),홍성수(Seongsoo Hong) 한국정보과학회 1998 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2Ⅲ

내장 실시간 시스템이 높은 우선순위의 비동기적 이벤트를 적시에 처리하려면 필수적으로 적은 비용의 선점 다중쓰레드를 지원해야 한다. 사용자 레벨 쓰레드는 커널 레벨 쓰레드 보다 적은 비용의 유연한 추상적 기법들을 제공하지만, 기존의 실시간 시스템에서는 스케쥴링과 시그날(signal) 처리가 단순하다는 이유로 커널 레벨 쓰레드가 선호되어 왔다. 본 논문에서는 내장 실시간 시스템에 적합한 새로운 사용자 레벨 다중쓰레드 방식을 제안한다. 이 기법은 가상 쓰레드(virtual threads)와 개선된 스케쥴링 이벤트 업콜(scheduling event upcall) 메카니즘을 기반으로 한다. 가상 쓰레드는 사용자 레벨 쓰레드에게 커널 레벨의 실행 환경을 제공할 수 있도록 사용자 레벨 쓰레드를 커널 레벨로 형상화한 것이다. 이 쓰레드는 필요에 의해 잠시동안 사용자 레벨 쓰레드에 묶이는 수동적인 존재이다. 스케쥴링 이벤트 업콜 메카니즘은 쓰레드 블록킹과 타이머 만기와 같은 커널 이벤트를 유저 프로세스에게 전달할 수 있게 한다. 본 논문의 개선된 업콜 방식은 scheduler activation과 시그날과 같은 전통적인 업콜 구조에서 예측하기 힘든 요소들을 배제했다. 순간적인 시스템의 과부하 상황에서도 이벤트를 놓치지 않으면서 커널과 유저 프로세스의 비싼 동기화 작업들을 피할 수 있도록 하는 잠금(lock)이 필요 없는 이벤트 큐를 사용한다. 본 기법은 서울대학교 실시간 운영체계 실험실에서 구현한 ARX위에서 완벽하게 구현되었다. ARX 사용자 레벨 쓰레드가 사용자 레벨 쓰레드의 장점을 손상하지 않으면서 솔라리스와 윈도즈 98과 같은 상용 운영체제의 커널 쓰레드보다 성능이 우수함을 실험적 비교에 의해서 입증한다.

ARX 실시간 운영체계에서의 효율적인 사용자 레벨 입출력

서양민(Yangmin Seo),박정근(Jungkeun Park),홍성수(Seongsoo Hong) 한국정보과학회 1998 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2Ⅲ

사용자 레벨 입출력은 유연성 있고 효율적인 디바이스 드라이버를 만들 수 있게 해주기 때문에, 내장 실시간 시스템에서 그 중요성이 더해가고 있다. 내장 실시간 시스템에서 사용자 레벨 입출력을 지원하기 위해서는 운영체계가 입출력 장치에서 발생한 외부 인터럽트를 프로세스에 예측 가능하고 효율적인 방법으로 전달할 수 있는 방법을 제공해야 한다. 본 논문에서는 새로운 사용자 레벨 시그널 처리 기법을 기반으로 한 효율적인 사용자 레벨 입출력 기법을 제안한다. 제안된 기법은 동적 가상 쓰레드 바인딩(dynamic virtual thread binding)과 스케줄링 이벤트 업콜(scheduling event upcall)등의 다중 쓰레딩을 지원하기 위한 커널 구초를 이용하여 기존 시그널 처리의 문제점을 해결한다. 본 논문에서는 제안된 기법을 ARX 실시간 운영체계상에 구현하여 그 성능을 측정하였다. 실험결과 제안된 기법은 적은 부하로 외부에서 발생한 인터럽트를 사용자 프로세스에 예측 가능한 시간에 전달한다.