초록

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시스템 자체를 에뮬레이션 하는 Virtual Platform은 임베디드 시스템 개발 프로세스 과정 중 하나인 소프트웨어 개발의 시점을 앞당길 수 있어 Time-To-Market을 줄일 수 있다. 본 논문에서는 Virtual Platform에 리눅스를 포팅하고 벤치마크 프로그램을 수행하여 성능을 측정하였다. 또한 이를 임베디드 시스템의 실제 개발단계에서 사용되는 Prototype Machine과 완성된 시제품에 각각 매칭 될 수 있는 FPGA 와 PC의 성능과 비교함으로써 Open Source Virtual Platform의 대표 주자인 QEMU의 효용성을 연구하였다. 실험 결과, 전체적인 성능은 PC가 FPGA보다 약 5.27배, FPGA가 Virtual Platform보다 5.38배, PC가 Virtual Platform보다 약 28.36배 더 좋은 성능을 보였다.

시스템 자체를 에뮬레이션 하는 Virtual Platform은 임베디드 시스템 개발 프로세스 과정 중 하나인 소프트웨어 개발의 시점을 앞당길 수 있어 Time-To-Market을 줄일 수 있다. 본 논문에서는 Virtual Platform에 리눅스를 포팅하고 벤치마크 프로그램을 수행하여 성능을 측정하였다. 또한 이를 임베디드 시스템의 실제 개발단계에서 사용되는 Prototype Machine과 완성된 시제품에 각각 매칭 될 수 있는 FPGA 와 PC의 성능과 비교함으로써 Open Source Virtual Platform의 대표 주자인 QEMU의 효용성을 연구하였다. 실험 결과, 전체적인 성능은 PC가 FPGA보다 약 5.27배, FPGA가 Virtual Platform보다 5.38배, PC가 Virtual Platform보다 약 28.36배 더 좋은 성능을 보였다.

AI 본문요약

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• 연구 방법
• 연구 결과

제안 방법

• 이 장에서는, 임베디드 시스템의 개발 과정에 따라 실제로 Virtual Platform(VP), FPGA, PC에 리눅스를 설치, 포팅하고 여러 가지 벤치마크 프로그램을 구동해봄으로써 성능을 비교, 평가하여 VP의 효용성을 연구한다. 최대한 동일한 환경을 구현하기 위해 비슷한 성능의 CPU와 같은 크기의 메모리를 사용하였으며, 이에 대한 내용은 <표 1>과 같다.
• 지금까지 PC, FPGA(ZedBoard), Open Source Virtual Platform(QEMU)에 리눅스를 포팅하고 벤치마크 프로그램을 수행하여 각각의 성능을 비교하였다. 본 논문은 임베디드 시스템의 실제 개발 단계에서 사용되는 Prototype Machine과 완성된 시제품을 각각 FPGA와 PC에 매칭 하여 Virtual Platform과 비교, 평가했다는 점에서 의의를 가진다.

성능/효과

• 3가지 환경에서 벤치마크 프로그램의 수행 결과는 (그림 3)과 같다. 가장 큰 격차를 보인 연산은 PC와 FPGA의 경우 Integer 연산으로 약 6배 정도의 성능 차이를 보였고, FPGA와 VP의 경우 Floating Point 연산으로 약 32.56배의 성능 차이를 보였으며, PC와 VP의 경우 Floating Point 연산에서 약 190.53배의 차이를 보였다.
• 결과적으로 이번 실험을 통해 Virtual Platform이 PC에 비해서는 성능이 많이 부족하지만 임베디드 시스템의 개발 과정에서 Prototype Machine이 사용 가능할 때부터 소프트웨어를 개발 할 수 있다는 특징을 감안하여 FPGA와 비교를 해보면 Virtual Platform의 성능이 꽤나 훌륭함을 확인할 수 있었다. 따라서 소프트웨어의 개발을 크게 앞당겨 제품의 Time-To-Market을 상당히 많이 줄일 수 있는 효용가치가 있다고 판단된다.
• 종합적으로는 처럼 전체적인 성능은 PC가 FPGA보다 약 5.27배, FPGA가 VP보다 5.38배, PC가 VP보다 약 28.36배 더 좋은 성능을 보유함을 알 수 있다.

후속연구

• 이번 연구에 이어 추후에는 PC와 FPGA, Virtual Platform에 리눅스 이외의 여러 OS를 포팅하고 성능을 비교 분석하여 평가함으로써 각 OS에서 벤치마크 프로그램의 Integer, Floating Point 연산별로 성능이 차이 나는 이유를 분석하고, 이를 바탕으로 Virtual Platform의 개선방향을 제시할 필요가 있다.

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