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QEMU를 기반으로 한 ERC32 프로세서 에뮬레이터 개발
Development ERC32 Processor Emulator based on QEMU 원문보기

항공우주기술 = Aerospace engineering and technology, v.10 no.2, 2011년, pp.105 - 113  

최종욱 (한국항공우주연구원 위성비행소프트웨어팀) ,  신현규 (한국항공우주연구원 위성비행소프트웨어팀) ,  이재승 (한국항공우주연구원 위성비행소프트웨어팀) ,  천이진 (한국항공우주연구원 위성비행소프트웨어팀)

초록
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위성 탑재소프트웨어를 개발하는 과정에서 프로세서 에뮬레이터와 위성 시뮬레이터는 핵심툴로서, 소프트웨어 개발과 검증 단계에서 사용되며 실제 하드웨어를 대체할 수 있는 수준까지 활용이 가능하다. 현재 한국항공우주연구원에서 개발 중인 저궤도 위성의 탑재컴퓨터의 프로세서는 SPARC v7 기반의 MCM-ERC32SC 프로세서를 사용하며, 프로세서 에뮬레이터의 경우Aeroflex Gaisler에서 판매되는 TSIM-ERC32 에뮬레이터를 사용한다. 국내 인공위성 개발 시 ERC32 프로세서를 계속 사용할 경우 TSIM-ERC32의 제한 조건과 종속성을 벗어날 필요가 있으며, 추후 위성 시뮬레이터 개발 시 고성능의 프로세서 에뮬레이터가 요구되기 때문에 새로운 프로세서 에뮬레이터 개발 필요성이 지속적으로 대두되었다. 본 논문에서는 첫 번째 단계로 공개형 프로세서 에뮬레이터인 QEMU를 기반으로 ERC32 프로세서 에뮬레이터 개발 방법에 대해서 기술하며 개발 된 에뮬레이터 상에서의 소프트웨어 개발 및 디버깅 방법에 대해서 설명한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

During the development of flight software, the processor emulator and satellite simulator are essential tools for software development and verification, which can be substituted for the actual hardware. LEO satellites being developed by KARI recently use the MCM-ERC32SC processor for on-board comput...

주제어

#에뮬레이터  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 기존 ERC32 프로세서 에뮬레이터인 TSIM-ERC32의 제한 조건과 종속성을 벗어나기 위해 오픈 소스 기반의 동적 변환기 기반의 에뮬레이터인 QEMU를 기반으로 한 ERC32 프로세서 에뮬레이터 개발 방법에 대해서 알아보았으며, 개발 된 QEMU laysim-erc32상에서의VxWorks 및 RTEMS 운영체제에서의 소프트웨어 개발 환경 및 Dhrystone을 통한 성능 측정을 수행하였다. 현재 개발된 QEMU laysim-er32는TSIM-ERC32를 사용할 수 없는 외부 소프트웨어 개발섹션에서 사용되고 있으며 대학에서 ERC32 프로세서기 기반의 소프트웨어 개발을 위해 연구목적으로 사용되고 있다.
  • 본 논문에서는 기존 프로세서 에뮬레이터 중 오픈 소스형태로 배포되는 다수의 에뮬레이터에 대한 분석 이후 선택된 QEMU를 기반으로 하여 ERC32 프로세서 에뮬레이터 개발 방법에 대해서 기술하며 개발 된 에뮬레이터 상에서의 탑재소프트웨어 개발 및 디버깅 방법에 대해서 설명한다. 그리고 Dhrystone을 이용한 TSIM-ERC32와 개발된 QEMU for ERC32 프로세서 에뮬레이터의 성능을 비교 분석한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
프로세서 에뮬레이터와 위성 시뮬레이터는 어디에 사용되는가? 위성 탑재소프트웨어를 개발하는 과정에서 프로세서 에뮬레이터와 위성 시뮬레이터는 핵심 개발 툴로서, 단위 테스트, 통합 테스트, 검증시험 및 시스템 테스트 등의 개발/검증 전반에 사용되고 있으며 실제 하드웨어를 대체할 수 있는 수준까지 활용이 가능하다. 현재 한국항공우주연구원에서 개발 중인 저궤도 위성의 탑재컴퓨터의 프로세서는 Astrium/ESA에서 개발한 SPARCv7 기반의 MCM-ERC32SC 프로세서를 사용하며,프로세서 에뮬레이터의 경우 Aeroflex Gaisler에서 상용으로 판매하고 있는 TSIM-ERC32 프로세서 에뮬레이터를 확장하여 사용하고 있다.
국내 인공위성 개발 시 ERC32 프로세서를 계속 사용할 경우의 문제점은? ERC32 프로세서 에뮬레이터의 경우 대부분 ESA 관련 업체에서 개발된 자체적인 프로세서 에뮬레이터가 사용되며 이중 오직 AeroflexGaisler사에서 개발된 TSIM-ERC32만이 상용으로 판매되고 있다. 국내 인공위성 개발 시 ERC32 프로세서를 계속 사용할 경우 지속적으로TSIM-ERC32를 구매해야 하고 TSIM-ERC32를 이용하여 위성 시뮬레이터 개발 시 연동되는 프로세서 에뮬레이터의 구조를 변경 및 수정할 수 없는 어려움이 발생한다.
국내 인공위성 개발 시 ERC32 프로세서를 계속 사용할 경우의 문제점을 해결하기 위해서는 무엇이 필요한가? 이러한 문제들을 원천적으로 해결하기 위해서는 자체적으로 새로운 프로세서 에뮬레이터 개발이 반드시 필요하다. 하지만 새로운 프로세서 에뮬레이터의 개발에는 많은 시간과 노력이 필요하며 검증에 대한 문제가 항상 발생한다.
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참고문헌 (10)

  1. 최종욱, 이재승, 이상곤, "동적 변환기 기반의 고성능 ERC32 프로세서 에뮬레이터 개발", 한국항공우주학회 춘계 학술대회, 2010, pp. 539-542. 

  2. 최종욱, 이재승, 양승은, 천이진, "Development of High performance ERC32 processor emulator based on Dynamic Translation", Joint Conference on Satellite Communication 2010, pp. 91-96. 

  3. Sandi Habinc, Jiri Gaisler, "AT697F/LEON2-FT Processor Software Tools" Proceedings of DASIA 2007, Naples, Italy, 29 May 2007. 

  4. Marques, P. , Feiteirinha, J. , Pureza, L. , Lindman, N., "LeonVM: Using Dynamic Translation For Developing High-Speed Space Processor Emulators", Proc. of the 9th International Workshop on Simulation for European Space Programmes (SESP'2006), Noordwijk, The Netherlands, November 2006. 

  5. Alastair Pidgeon, Paul Robinson, Sean McClellan, "QERx : A High Performance Emulator for Software Validation and Simulations", Proceedings of DASIA 2009, Istanbul, Turkey, May 2009. 

  6. Matteo Bordin, Cyrille Comar, Tristan Gingold, "Couverture : an Innovative Open Framework for Coverage Analysis of Safety Critical Applications", 14th International Conference on Reliable Software Technologies, Ada Europe 2009. 

  7. Fabrice Bellard, "QEMU, a Fast and Portable Dynamic Translator", Proceedings of the 2005 USENIX Annual Technical Conference, April 10-15, 2005, Anaheim. CA. USA. 

  8. 최종욱, 이재승, 천이진, "GUI 기반의 Cycle-True ERC32 프로세서 에뮬레이터 개발", 한국항공우주학회 추계 학술대회, 2010, pp. 951-954. 

  9. 최종욱, 신현규, 이재승, 천이진, "위성 시뮬레이터 개발을 위한 ERC32 프로세서 기반의 가상화 시스템 개발", 통신위성우주산업연구회 논문지, Vol. 6, No. 1, 2011, pp. 50-56. 

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  10. 최종욱, 이재승, 신현규, 천이진, "Virtualized System Development based on LEON3-FT processor for Satellite Simulator", 한국항공우주학회 춘계 학술대회, 2011, pp. 969-972. 

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