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문제 정의
- 추후에는 멀티코어 (Multi-Core)를 지원하는 ECU를 멀티코어 시뮬레이션 호스트를 가지고 효율적으로 시뮬레이션을 구성하는 방안을 검토하고자 한다. 또한 본고에서 제안하는 시뮬레이션을 이용하여 복잡한 시스템을 설계할 때 발생할 수 있는 문제 및 해결 방법을 실제 예를 통해 보이고자 한다[16].
- 본고에서는 자동차 제어 시스템의 정확하고 효율적인 시뮬레이션을 위한 기법이 제안되었다. 본고에서 제안된 기법은 기존의 기법보다 더 많은 경우의 수에 대해서도 안전하게 시뮬레이션 가능하며 시뮬레이션 호스트와 ECU의 차이를 인식함으로써 보다 현실적이라는 강점을 가진다.
- 이러한 환경에서 우리는 시뮬레이션 태스크의 수행 행태를 H에서 정확하게 모사하고, 효율적인 시뮬레이션을 통해 시뮬레이션 정확성을 유지하면서도 모사 가능한 경우의 수를 최대화 하는 것을 목적으로 한다.
- 따라서 각 태스크들이 언제 시작되고 끝나는지를 보고 시간적 정확성을 검증할 수 있는 부분이 전혀 없거나[3], 시뮬레이션 호스트와 ECU 간의 성능 차이를 고려하지 않아 실시간 행태를 정확하게 모사하지 못한다[4]. 이에 따라 본고는 시뮬레이션 ECU와 실제 ECU 사이에 정확한 상호작용을 보장하는 효율적인 시뮬레이션 기법을 제안한다.
가설 설정
- ∙ 모든 시뮬레이션 태스크 중에서 실제 ECU로 데이터를 내보내는 태스크는 별다른 언급이 없다면 30%이다.
- ∙ 모든 시뮬레이션 태스크 중에서 실제 ECU로부터 데이터를 받아오는 태스크는 별다른 언급이 없다면 30%이다.
- ∙ 모든 시뮬레이션 태스크가 각자의 ECU에서 수행된다고 가정할 때 예상되는 수행 행태에서 도출된 모든 실세계 상호작용 시점의 데이터 교환이 동일하게 모사된다.
- ∙ 시뮬레이션 호스트 상에서 τi의 수행시간 Ci는 C’i의 30%이다.
- , τ5}로 이루어진 자동차 제어 시스템의 한 예를 나타낸다. 각 ECU는 전용의 네트워크 선인 CAN (Controller Area Netwrok) 버스로 연결되어 있다고 가정한다. 여기에서 E3는 실제로 구현되어진 ECU인 반면, E1과 E2는 시뮬레이션 되어져야 한다.
- 그림에서 태스크 수행 사이의 화살표는 데이터 교환을 의미한다. 그림 2(a)에서 각 태스크들은 자신의 수행 시작시점에 데이터를 받아서 처리한 뒤 수행이 종료되면 데이터를 내보낸다고 가정한다. 태스크 간 데이터 교환 중 실제 ECU와 시뮬레이션 ECU간 데이터 교환이 일어나는 시점을 “실세계 상호작용 시점(Real-world Interaction Point)”라고 하자.
- 시뮬레이션 ECU는 싱글 코어 시스템이고 RM (Rate Monotonic) 스케줄링 정책을 이용한다고 가정한다. 또한 시뮬레이션 태스크는 항상 스케줄 가능하다고 가정한다. 태스크 간 데이터 의존성은 무작위하게 설정된다.
- 전임자의 출력을 입력으로 받아 수행하는 태스크는 전임자로부터 받은 데이터 중 최신의 데이터만을 입력으로써 이용한다고 가정한다. 또한 태스크가 완전히 수행을 종료해야지만 후임자에게 수행 결과가 데이터로써 전달될 수 있다고 가정한다. 또한 ECU간 네트워크를 구축할 때 쓰이는 CAN은 데이터를 빠르면서도 고정 속도로 전송하는 것을 보장한다.
- 본고에서는 시뮬레이션 호스트 H가 n개의 ECU {E1, E2, ..., En}와 그 위에서 실행될 m개의 태스크 {τ1, τ2, ..., τn}를 가지는 상황을 가정한다.
- 시뮬레이션 ECU는 싱글 코어 시스템이고 RM (Rate Monotonic) 스케줄링 정책을 이용한다고 가정한다. 또한 시뮬레이션 태스크는 항상 스케줄 가능하다고 가정한다.
- 시뮬레이션을 행할 시뮬레이터의 범용 컴퓨팅 장비는 PC로 시뮬레이터를 동작시키는 호스트 프로세서는 시뮬레이션 호스트 (Simulation Host)로 부르자. 시뮬레이션 호스트는 싱글 코어 (Single-Core) 라고 가정한다. 시뮬레이션 호스트의 연산 성능은 실제 ECU보다 뛰어나다고 가정한다.
- 시뮬레이션 호스트는 싱글 코어 (Single-Core) 라고 가정한다. 시뮬레이션 호스트의 연산 성능은 실제 ECU보다 뛰어나다고 가정한다. 이때, 그림 2(b)는 시뮬레이션 호스트가 예상 행태에서 태스크의 시작 시간에 맞춰 태스크를 실행시킴으로써 가장 간단하게 모사하는 행태를 보인다.
- 이러한 문제를 해결하기 위한 방법을 제안하기에 앞서, 설명의 편의를 위해 그림 1과 같은 시스템을 가정한다. 그림 1은 네트워크로 연결된 3개의 ECU {E1, E2, E3}와 그 위에서 수행되는 5개의 태스크 {τ1, .
- 의 선임자라고 하자. 전임자의 출력을 입력으로 받아 수행하는 태스크는 전임자로부터 받은 데이터 중 최신의 데이터만을 입력으로써 이용한다고 가정한다. 또한 태스크가 완전히 수행을 종료해야지만 후임자에게 수행 결과가 데이터로써 전달될 수 있다고 가정한다.
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