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Operating System(운영체제) 연습문제 2장

작성일 작성자 악마의유혹

2장 연습문제

 

 

9. 임베디드 운영체제와 임베디드 시스템을 구분하여 설명하시오.

1) 임베디드 운영체제(Embedded Operating System)

- 임베디드 시스템에 탑재되는 소프트웨어로 경우에 따라서 작은 시스템은 운영체제를 사용하지 않는 경우가 있다. 인공위성, 미사일 제어와 같이 오류에 견고한 시스템이나 실시간 시스템을 위해 최적화된 운영체제가 필요하다. 사용자는 좀 더 빠르고 사용하기 편리한 시스템을 원하며, 모바일 컴퓨팅 파워의 성장으로 고성능의 모바일 컴퓨팅 기기의 등장으로 인해 임베디드 운영체제는 발전되어진다.(# 참고자료 첨부)

2) 임베디드 시스템(Embedded System, 내장형 시스템)

- 영어사전을 찾아보면 ‘깊숙이 박다. 파묻다. 끼워 넣다’ 등의 의미로 풀이되는 임베디드는 시스템을 동작시키는 소프트웨어를 하드웨어에 내장하여 특수한 기능만을 가진 시스템이다. 개인용 컴퓨터와는 달리 특정한 요구 사항을 가지고 있으며, 미리 정의된 작업(task)만을 수행한다.

개인용 컴퓨터는 하드 디스크와 같은 대용량 저장장치에 운영 체제를 내장하고 있다. 그에 반해, 임베디드 시스템은 운영 체제와 응용 프로그램들이 롬(플래시)에 이미지 형태로 저장되어 있다가 시동과 동시에 램 디스크(RAM Disk)를 만든 다음, 램 디스크 위에 운영 체제와 응용 프로그램들이 구성되고 구동되는 시스템이다.(# 참고자료 첨부)

 

 

10. 임베디드 시스템의 이용 분야를 설명하시오.

■ 분야별 분류

→ 제어분야 - 공장자동화, 가정자동화, 로봇제어, 공정제어

→ 단말기기 - 핸드폰, PDA, 스마트폰

정보가전 – 정보가전을 연결한 홈네트워킹 시스템

→ 네트워크기기 - 교환기, 라우터, 홈 게이트웨이 서버

통신 및 방송 - 인터넷 방송, 디지털TV, 원격화상회의

→ 엔터테인먼트 - 네트워크게임, 원격교육, 스티커자판기

→ 산업분야 - 자동항법장치, 군사무기, 위성통신, 의료기기

■ 정보가전

→ 가전제품이 정보통신기술과의 접목을 통해 정보가전으로 변환

가전제품에 고성능 컴퓨터 등에 사용되는 시스템을 적용할 수 없음 : 임베디드 시스템 도입

정보가전도 아날로그에서 디지털로 급속 전환 : 디지털 정보가전의 등장

디지털 정보가전 제품들 사이의 네트워크화가 필요

→ 가전제품에 채택되는 임베디드 시스템의 등장

■ 사무기기

→ 다양하고 복잡한 기능을 가진 사무 정보기기가 대량 보급됨

→ 많은 사무기기가 임베디드 시스템을 포함

■ 제 어

→ 공장자동화

인간의 개입 없이 생산 과정을 자동적으로 관리하는 시스템

무인화가 목표

공장자동화의 발전이 임베디드 시스템의 발전과 역사를 같이 함

가정자동화

집안의 모든 것들을 리모컨 하나로 제어하는 것이 목표

→ 초기의 유선제어에서 근래는 무선 제어쪽으로 발달

■ 모바일디바이스

→ 전용 프로세서와 메모리를 포함하고 이들을 관리하는 임베디드 운영체제를 사용

→ 이동전화, PDA, 스마트폰

 

 

 

# 참고자료

 

◆ 임베디드 운영체제 커널의 특징

▶ 범용 운영체제에 비해 비교적 작은 크기

▶ 컴포넌트 방식의 구성으로 타겟 시스템에 따라 손쉽게 구성을 달리할 수 있는 컴포넌트 기반 운영체제

▶ 빠른 부팅, 저전력 지원, 비디스크 방식의 운용

▶ 다양한 프로세서에 대한 지원

▶ 저가의 프로세서에 대한 지원

▶ 간결한 구조에 의한 빠른 응답

▶ 메모리 기반의 파일 또는 데이터베이스 시스템

- 실시간 스케쥴링 기술

 

◆ 임베디드 운영체제의 주요 기술요소

▶ 실시간 멀티태스킹 지원 기술

- 실시간 스케쥴링 기술

- 실시간 동기화 기술

- 실시간 자원관리 기술

▶ 메모리 관리 기술

- 컴포넌트 기반의 경량 가상 메모리 관리(VMM, Virtua- Memory Management)

- 실시간 보장을 위해 특정 영역의 스왑을 방지하는 메모리 잠금 기술

▶ 임베디드 시스템용 파일 시스템

- 다양한 파일 형태의 데이터를 저장하고 관리하기 위해 필요한 파일 시스템 기술

▶ 부팅 지원 기술

- 빠른 부팅(fast boot) 속도를 지원하기 위한 기술

- 커널을 적재하기 위한 최소한의 작업만을 수행하도록 펌웨어를 최적화 하는 기술

- 커널 구조를 모듈화 하여 커널 크기, 초기화 시간 및 복구 시간을 최소화 하는 기술

- 데스크톱에서 사용하던 기본 명령어들을 공통 라이브러리로 단일화시켜 크기를 줄이는 기본 시스템 소프트웨어 최적화 기술

▶ XIP 기술

- 커널을 메모리에 로드하지 않고 플래쉬 메모리에서 직접 수행하여 시스템의 제한된 메모리 자원을 극복하기 위한 기술

▶ 저전력 지원 기술

- 모바일 기기의 전력소모를 최소화하기 위한 기술

- 시스템 사용시간을 최대화

- 시스템의 발열을 줄여 시스템의 안정화 하는 기술

- 별도의 팬을 사용하지 않음으로 인한 시스템의 소음을 줄이는 기술

▶ 자원 관리 기술

- PnP(P-ug and P-ay)에 의한 디바이스 관리 기술

- 디바이스 드라이버와 디바이스의 정보를 일치시키고 디바이스간의 통신 채널을 생성하는 기술

▶ 임베디드용 그래픽/윈도우 시스템 기술

- 임베디드용 GUI는 크기가 작아야 하며 프레임버퍼를 지원하여 실행시간이 빨라야 함

- GDK나 윈도우 API 등의 표준환경을 지원해야 함

▶ 네트워크 및 통신 기술

- 초고속 인터넷 서비스를 지원하여 인터넷망에 접속을 할 수 있도록 해야하며 IEEE1394, 블루투스, USB와 같은 다양한 유무선 인터페이스를 지원해야 함

▶ 멀티미디어 지원

- 동영상 및 게임과 같은 다양한 멀티미디어 서비스를 지원하기 위한 처리 모듈과 응용프로그램에서 요구하는 최소한의 성능을 보장해야 함

 

◆ 임베디드 운영체제의 주요 개념

▶ 임베디드 환경의 파일 시스템

- 파일시스템 : 저장장치에 파일을 관리하는 시스템

- NFS(Network Fi-e System) : 외부 서버의 저장장치

- RAMFS(RAM Fi-e System) : 일반적인 메모리에 대한 파일 시스템

- 플래시 메모리

▶ 스케쥴러

- 임베디드 시스템용 OS에서는 프로그램의 수행단위인 태스크(task) 중 우선 순위를 고려하여 실행하는 스케쥴링 알고리즘을 사용함

- FIFO(First In First Out)

- 같은 우선순위를 가진 태스크들 중 먼저 시작한 태스크가 종료될 때까지 기다린 후 다음번 수행할 태스크를 실행시킴

- 라운드로빈

- 같은 우선순위를 가진 태스크들이 존재할 경우 정해진 타임 슬라이스(time-s-ice)만큼씩 차례로 실행시킴

▶ 프리엠티브 커널(preemptive kerne-, 선점형 커널)

- 태스크가 실행되고 있을 때 커널이 강제로 그 태스크의 수행을 중지시키고 다른 태스크를 실행시킬 수 있는 능력을 지닌 커널

- 커널의 안정성을 높이는 효과를 가져올 수 있음

▶ 상호 배제(mutua- exc-usion)

- 하나의 태스크가 한 자원을 점유하고 있을 때 다른 태스크로 부터 접근을 제한하는 것을 말함

- 임베디드용 OS는 상호 배제를 위해 인터럽트 활성화/비활성화 또는 세마포어의 기능을 사용함

 

 

◆ 임베디드 시스템의 정의

▶ 임베디드(Embedded)

-‘내장되어 있는’ 혹은 ‘포함되어 있는’ 이라는 의미

▶ 사전적정의

- 특정 목적을 위하여 동작하는 컴퓨팅 시스템

- 사람의 개입 없이 동작이 기대되는 하드웨어와 소프트웨어

▶ 일반적정의

- 전기를 이용하는 대부분의 특정 목적을 위하여 지능적으로 동작하는 컴퓨팅 시스템

- 제품 내부에 포함되어 특정한 기능을 수행하도록 설계되고 만들어진 시스템

▶ 임베디드시스템과 범용시스템과의 차이점

- 특정한 목적을 위한 시스템으로 제한적인 자원을 가지고 있음

 

◆ 임베디드 시스템의 특징

▶ 하드웨어

- 마이크로프로세스

⦁가장 중요한 하드웨어 구성요소

- 메모리

⦁Ram, Rom, Flash Memory

⦁소프트웨어를 내장 또는 실행 공간을 제공

- 주변장치

⦁LCD, 사람의 목소리, 음악, 통신 신호 등 다양한 주변 장치

▶ 소프트웨어

- 하드웨어의 동작에 밀접한 관계를 가짐

▶ 가격

- 필요한 기능 이외의 것은 제외하여 가격을 내림

▶ 안정성

- 신뢰성을 요구하는 시스템

⦁미사일 유도 시스템, 의료장비 등

▶ 실시간성

- 실시간적인 요구에 대한 응답 필요



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