초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 연구의 목표는 제한된 자원을 갖는 고신뢰성 임베디드 시스템을 위한 소프트웨어/하드웨어 기술 개발이다. 이를 위해 저비용으로 명령어에 발생할 수 있는 오류를 탐지 및 복구할 수 있는 중복실행기술을 개발한다. 오류에 매우 취약한 분기명령어에 대한 오류 모델 개발, 내재된 하드웨어 중복성을 이용한 분기오류 탐지 및 복구기술에 대한 개발을 목표로 한다.

연구결과
저비용의 효과적인 명령어 오류 감지 및 복구 기법을 위해, 본 연구를 통해 다음과 같은 세 가지 기술을 연구 및 개발하였다.

연구의 목적 및 내용
본 연구의 목표는 제한된 자원을 갖는 고신뢰성 임베디드 시스템을 위한 소프트웨어/하드웨어 기술 개발이다. 이를 위해 저비용으로 명령어에 발생할 수 있는 오류를 탐지 및 복구할 수 있는 중복실행기술을 개발한다. 오류에 매우 취약한 분기명령어에 대한 오류 모델 개발, 내재된 하드웨어 중복성을 이용한 분기오류 탐지 및 복구기술에 대한 개발을 목표로 한다.

연구결과
저비용의 효과적인 명령어 오류 감지 및 복구 기법을 위해, 본 연구를 통해 다음과 같은 세 가지 기술을 연구 및 개발하였다.
1. 데이터 처리 및 전송 명령어에서의 저비용 오류 탐지 및 극복 기술 - 데이터 처리 명령어는 입력 값에 대해 논리 연산을 수행하고 그 결과를 레지스터에 저장한다. 이러한 명령어들에 발생하는 오류를 보호하기 위해 효율적인 명령어중복실행 기법을 개발하였다.

이 기법은 명령어가 실행된 후, 결과 값들이 사용되거나 레지스터에 쓰이기 전에 중복된 두 명령어의 결과 값들을 비교하여, 오류가 발생하였는지 판별하는 기법이다.

2. 분기 명령어에서의 저비용 오류 탐지 및 극복 기술 - 여러 명령어 종류 중에서 분기명령어에서의 오류 발생이 가장 치명적인 영향을 유발한다. 이러한 분기 명령어 오류를 효과적으로 처리하기 위해, 우선 본 연구팀은 분기명령어 관련된 다양한 종류로 세분화 및 모델링하였다. 이렇게 구분된 오류 모델에 대해, 각 오류 모델 (분기명령어 오류, 분기방향에서의 오류, 분기주소에서의 오류) 에 최적화된 오류 보호 기법을 개발하였다.

3. 프로그램 코드 변환을 통한 신뢰성 향상 기법 - 특정 프로그래밍 언어로 작성된 프로그램 소스코드는 컴파일러에 의해 하드웨어가 처리하기 용이한 기계어코드로 변환되며. 코드 변환은 이러한 과정을 최적화하기 위한 기법중 하나이다. 본 연구에서는 우선 기존에 제안되었던 코드 변환 기법들이 컴퓨팅 시스템의 신뢰성에 미치는 영향을 분석 평가하고, 어떤 코드 변환 기법들이 신뢰성을 향상시킬 수 있는지를 판별하였다. 최종적으로 신뢰성을 향상시키는 코드 변환 기법을 최신 컴파일러에 구현하여 컴파일 과정에서 프로그램의 성능 향상 및 신뢰성 향상을 함께 고려할 수 있도록 하였다.

연구결과의 활용계획
본 연구성과는 다음과 같은 분야들에 활용이 될 수 있다.
가장 유망한 분야는 우주항공 분야이다. 본 연구에서 제시된 기술은 일시적 오류 발생 확률이 매우 높은 우주공간에서 매우 중요하게 활용될 수 있다.
두 번째 분야는 군사무기와 관련된 전자기기 분야이다. 현대의 전쟁은 전자전을 의미하기 때문에 만에 하나 전자적으로 운용되는 군사무기는 고 신뢰성이 요구된다.
세 번째 분야는 유비쿼터스 컴퓨팅 분야이다. 모바일 뱅킹 등 고신뢰성이 요구되는 서비스에 본 연구팀의 기술이 활용될 수 있다.

(출처 : 요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose&contents
The goals of the proposed research are to develop cost-effective software and hardware techniques for resource-constrained reliable embedded systems. To this end, we will develop low-overhead instruction duplication and execution mechanisms, error models for branch instructions,

Purpose&contents
The goals of the proposed research are to develop cost-effective software and hardware techniques for resource-constrained reliable embedded systems. To this end, we will develop low-overhead instruction duplication and execution mechanisms, error models for branch instructions, detection and correction mechanisms of branch-related errors, and code transformation techniques.

Result
We have researched and developed the following three techniques for effective low-cost instruction error detection and recovery.
1. Low-cost error detection techniques in data processing and transferring instructions - Data processing instructions perform logical operations on input values and store the results in registers. In order to protect against errors occurring in these instructions, we have developed the efficient duplicated instruction execution (DIE) technique. This technique is a technique for determining whether an error has occurred by comparing the results of two redundant instructions after the instruction is executed and before the results are used or written to the register.

2. Low-cost error detection technique in branch instruction - Among the various instruction types, the occurrence of errors in the branch instruction causes the most serious effect. In order to effectively deal with these branch instruction errors, we first subdivided and modeled various branch instruction types. Using the error models, we developed an error protection scheme that is optimized to each error model (branch instruction error, branch direction error, branch address error).

3. Improving reliability through program code conversion - Program source code written in a specific programming language is converted by the compiler into a machine code that is easy to handle by the hardware. Code conversion is one of the techniques to optimize this process. We first analyze and evaluate the effects of the conventional code conversion schemes on the reliability of the computing system, and determine which can improve reliability. Finally, by implementing the code conversion technique which improves the reliability in the state-of-the-art compiler, it is possible to consider the improvement of program performance and reliability in the compile time.

Expected Contribution
The results of this research can be applied to the following fields.
The most promising areas are aerospace. The techniques presented in this study can be very useful in space where the probability of transient errors is very high.
The second sector is the field of electronics related to military weapons. Because modern war means electronic warfare, military weapons that are operated electronically require high reliability.

The third area is ubiquitous computing. The technology of this research team can be applied to services requiring high reliability such as mobile banking.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 8
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 18
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 18
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 19
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 21
• 8. 참고문헌 ... 21
• 9. 연구성과 ... 24
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 29
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 29
• 12. 기타사항 ... 29
• 대 표 연 구 실 적 ... 30
• 대표적 연구실적 사본 ... 35
• 세부 목표 관련 증빙 ... 44
• 끝페이지 ... 45