KR100981017B1

KR100981017B1 - 정적 태스크 정의 기능을 가진 시스템을 위한 우선순위 재정의 및 대기큐 관리 방법과 상기 방법을 실행하는 시스템

Info

Publication number: KR100981017B1
Application number: KR1020080123956A
Authority: KR
Inventors: 조성래; 류현기; 박세권; 장세훈; 정우영; 이준호
Original assignee: 재단법인대구경북과학기술원
Priority date: 2008-12-08
Filing date: 2008-12-08
Publication date: 2010-09-07
Also published as: KR20100065572A

Abstract

정적 태스크 정의 기능을 가진 시스템을 위한 우선순위 재정의 및 대기큐 관리 방법과 상기 방법을 실행하는 시스템을 개시한다. 우선순위 재정의 및 대기큐 관리 방법은 운영체제에 의해 사전에 정의된 초기 우선순위를 기반으로 태스크에 할당하는 우선순위를 재 정의하는 단계; 및, 상기 재 정의된 우선순위의 개수에 따라 상기 태스크를 실행하기 위한 대기큐(ready queue)의 개수를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

운영체제, RTOS(real time operating system), 스케줄러(scheduler), 태스크(task), 우선순위, 대기큐(ready queue)

Description

정적 태스크 정의 기능을 가진 시스템을 위한 우선순위 재정의 및 대기큐 관리 방법과 상기 방법을 실행하는 시스템{METHOD FOR RE-DEFINING PRIORITY AND MANAGING READY QUEUE IN SYSTEM HAVING STATIC TASK DEFINE FUNCTION AND SYSTEM FOR EXECUTING THE METHOD}

본 발명은 운영체제(OS: operating system)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태스크를 실행하기 위해 운영체제에서 사용하는 태스크의 대기큐 수를 줄여 스케줄링 시간을 절약하기 위한 우선순위 재정의 및 대기큐 관리 방법과 상기 방법을 실행하는 시스템에 관한 것이다.

일반적인 운영체제는 지원하는 태스크(task)의 우선순위만큼 대기 큐(ready queue)를 가지고 스케줄링(scheduling) 기능, 즉 대기 상태에 있는 태스크 중 가장 우선순위가 높은 태스크로 전환을 수행할 수 있다.

이러한 구조는 운영체제가 실행 중일 때도 태스크를 동적으로 정의하거나 우선순위를 변경할 수 있는 장점을 가지고 있는 반면, 태스크가 할당되지 않은 우선순위에 대해서도 대기 중에 있는 태스크가 있는지 확인하기 위해서 참조되어야 하며 이는 스케줄링 시간을 증가시키는 요인이 될 수 있다.

한편, 자동차, 항공기, 로봇 등의 실시간 제어를 위한 운영체제의 경우 태스크 정의 및 우선순위 부여가 운영체제 실행 이전에 정적으로 정의되므로 운영체제의 실행 과정에서는 태스크의 우선순위를 변경하거나 새로운 태스크를 정의하여 추가할 수 없다.

본 발명은 정적 태스크 정의 기능을 가진 운영체제의 실행 과정에서 태스크의 우선 순위를 변경하거나 새로운 태스크를 정의할 수 있는 우선순위 재정의 및 대기큐 관리 방법과 그 시스템을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따른 우선순위 재정의 및 대기큐 관리 방법은 운영체제에 의해 사전에 정의된 초기 우선순위를 기반으로 태스크에 할당하는 우선순위를 재 정의하는 단계; 및, 상기 재 정의된 우선순위의 개수에 따라 상기 태스크를 실행하기 위한 대기큐(ready queue)의 개수를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

이때, 상기 우선순위를 재 정의하는 단계는, 상기 운영체제에서 지원하는 우선순위 범위 내에서 상기 초기 우선순위를 상기 태스크에 정의하는 단계와, 상기 초기 우선순위를 이용하여 상기 태스크에 재 정의할 우선순위를 산출하는 단계와, 상기 산출된 우선순위를 상기 태스크에 재 정의하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 우선순위 재정의 및 대기큐 관리 방법은 상기 결정된 대기큐를 통해 상기 재 정의된 우선순위를 참조하여 상기 태스크를 실행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 우선순위 재정의 및 대기큐 관리 시스템은 운영체제에 의해 사전에 정의된 초기 우선순위를 기반으로 태스크에 할당하는 우선순위를 재 정의하는 우선순위 정의부; 상기 재 정의된 우선순위의 개수에 따라 상기 태 스크를 실행하기 위한 대기큐(ready queue)의 개수를 결정하는 대기큐 관리부; 및, 상기 결정된 대기큐를 통해 상기 재 정의된 우선순위를 참조하여 상기 태스크를 실행하는 스케줄링 실행부를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 태스크 정의 및 우선순위 부여가 운영체제 이전에 정적으로 정의되고 운영체제 실행 중에 바꾸지 않은 환경에서 운영체제의 최적화된 스케줄링 기능을 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면, 운영체제의 실행과정에서 대기 큐의 개수를 결정할 때 운영체제가 지원하는 우선순위의 개수가 아니라 실제 태스크가 할당된 우선순위 개수만큼의 대기큐를 사용함으로써 스케줄링에 필요한 대기큐의 수를 최소화할 수 있다. 즉, 운영체제의 스케줄링 시간을 절약할 수 있으며 시스템의 메모리 리소스를 절감할 수 있다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 우선순위 재정의 및 대기큐 관리 방법과 상기 방법을 실행하는 시스템을 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 운영체제를 실행하는 과정에서 태스크의 우선순위를 변경하거나 새로운 태스크를 정의하여 추가할 수 있는 우선순위 재정의 및 대기큐 관리 방법을 제공한다.

본 명세서에서, 상기 '태스크'라 함은 서로 독립된 개별 태스크들의 집합을 의미할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 우선순위 재정의 및 대기큐 관리 방법의 전 과정을 도시한 흐름도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 우선순위 재정의 및 대기큐 관리 방법은 다음과 같은 과정을 포함할 수 있다.

단계(S101)에서 우선순위 재정의 및 대기큐 관리 시스템은 운영체제에 의해 사전에 정의된 초기 우선순위(PP)(Pre-defined Priority)를 기반으로 태스크에 할당하는 우선순위를 재 정의할 수 있다.

상기 우선순위를 재 정의하는 단계(S101)는 상기 운영체제에서 지원하는 우선순위 범위 내에서 사전에 정의된 상기 초기 우선순위(PP)를 상기 태스크에 정의한 후, 상기 초기 우선순위를 이용하여 상기 태스크에 대하여 재 정의할 우선순위를 산출할 수 있으며 상기 산출된 우선순위를 상기 태스크에 재 정의할 수 있다.

이때, 각각의 개별 태스크는 상기 운영체제에 의해 사전에 정의된 초기 우선순위(PP) 값과, 상기 운영체제를 실행하기 이전에 상기 단계(S101)를 거쳐 재 정의된 우선순위(RP)(Re-defined Priority) 값을 가질 수 있다.

상기 재 정의된 우선순위(RP)는 자동화 툴이나 시스템 통합자(system integrator)에 의해서 정의될 수 있다.

상기 재 정의된 우선순위(RP)는 수학식 1를 통해 산출할 수 있다.

RP(x) = PP(x)－n(NPBOP(x))

여기서, RP(x)는 x에 해당하는 태스크에 재 정의할 우선순위 값, PP(x)는 x에 해당하는 태스크에 사전에 정의된 초기 우선순위 값, n(NPBOP(x))는 NPBOP(x)의 개수, NPBOP(x)는 {1∼PP(x)}&&NUP, NUP는 태스크가 할당되지 않은 우선순위 값의 집합을 의미한다.

예를 들어, 태스크 x에 대한 PP(x)가 5이고 태스크가 할당되지 않은 우선순위가 2와 7인 경우, {1∼PP(x)}&&NUP는 {1,2,3,4,5} && {2,7}가 되어 {1,2,3,4,5}와 {2,7}의 && 연산에 따라 NPBOP(x)는 {2}가 된다. 이때, NPBOP(x)의 개수를 의미하는 n(NPBOP(x))는 1이 되므로 RP(x)는 PP(x)에서 n(NPBOP(x))를 감산한 값, 4가 된다.

단계(S102)에서 우선순위 재정의 및 대기큐 관리 시스템은 상기 태스크에 대하여 상기 재 정의된 우선순위(RP)의 개수에 따라 상기 태스크를 실행하기 위한 대기큐의 개수를 결정할 수 있다.

단계(S103)에서 우선순위 재정의 및 대기큐 관리 시스템은 상기 운영체제를 실행할 때 상기 결정된 개수로 상기 대기큐를 구성한 후 상기 구성된 대기큐를 통해 상기 재 정의된 우선순위(RP)를 사용하여 상기 태스크를 실행할 수 있다.

상기 대기큐를 구성하는 단계(S103)는 상기 운영체제가 지원하는 우선순위의 개수가 아니라 실제 태스크가 할당된 우선순위 즉, 상기 재 정의된 우선순위(RP)의 개수만큼 대기큐를 구성할 수 있다.

도 2와 도 3은 상기 초기 우선순위(PP)를 적용한 운영체제와 상기 재 정의된 우선순위(RP)를 적용한 운영체제의 대기큐 구조를 비교 설명하기 위한 도면이 다.

예를 들어, 상기 운영체제가 지원하는 우선순위 범위가 1~255이고 상기 초기 우선순위(PP)를 사용하여 6개의 태스크를 실행할 경우 도 2에 도시한 바와 같이 상기 운영체제가 지원하는 우선순위의 개수만큼 상기 대기큐(201)를 구성하고 상기 대기큐(201)를 통해 대기 상태에 있는 태스크 중 초기 우선순위(PP)가 가장 높은 태스크를 수행한다.

반면, 상기 재 정의된 우선순위(RP)를 사용하여 6개의 태스크를 실행할 경우 도 3과 같이 실제 태스크가 할당된 우선순위의 개수만큼 상기 대기큐(301)를 구성할 수 있다. 이때, 상기 대기큐(301)는 태스크를 참조하는 포인터 테이블(task pointer table)로 구성될 수 있으며, 상기 포인터 테이블의 0번째 인덱스는 상기 운영체제의 기본 태스크인 대기 태스크(idle task)를 참조한다. 그리고, 각각의 개별 태스크는 상기 대기큐(301)에 의한 태스크 테이블에 따라 상기 재 정의된 우선순위(RP)를 근거로 상기 개별 태스크의 상태가 대기 상태로 전환될 때 상기 포인터 테이블의 해당 인덱스에 연결될 수 있다.

상기한 우선순위 재정의 및 대기큐 관리 방법은 도 4에 도시한 우선순위 재정의 및 대기큐 관리 시스템에 의해 실행할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 우선순위 재정의 및 대기큐 관리 시스템의 내부 구성을 도시한 블록도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 우선순위 재정의 및 대기큐 관리 시스템은 우선순위 정의부(401)와, 대기큐 관리부(402)와, 스케줄링 실행부(403)로 구성될 수 있다.

상기 우선순위 정의부(401)는 운영체제에 의해 사전에 정의된 초기 우선순위(PP)를 기반으로 태스크에 할당하는 우선순위를 재 정의하는 역할을 수행할 수 있다.

상기 우선순위 정의부(401)는 상기 운영체제에서 지원하는 우선순위 범위 내에서 사전에 정의된 초기 우선순위(PP)를 상기 태스크에 정의한 후, 상기 초기 우선순위로부터 상기 태스크에 재 정의할 우선순위를 산출할 수 있으며 상기 태스크에 할당하는 우선순위를 상기 산출된 우선순위로 재 정의할 수 있다.

상기 대기큐 관리부(402)는 상기 태스크에 대하여 상기 재 정의된 우선순위(RP)의 개수에 따라 상기 태스크를 실행하기 위한 대기큐의 개수를 결정하는 역할을 수행할 수 있다.

상기 스케줄링 실행부(403)는 상기 운영체제를 실행할 때 상기 대기큐 관리부(402)에서 결정된 개수만큼 상기 대기큐를 구성한 후 상기 구성된 대기큐를 통해 상기 재 정의된 우선순위(RP)를 사용하여 상기 태스크에 대한 스케줄링을 실행할 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기 재 정의된 우선순위(RP)를 적용하여 운영체제를 실행함으로써 실제 우선순위가 할당된 태스크만을 대기큐를 통해 참조하므로 포인터 테이블의 사이즈를 줄일 수 있다. 그리고, 상기 태스크의 스케줄링 과정에서 다음에 실행될 개별 태스크를 검색할 때 소요되는 시간을 줄일 수 있으며 대기큐를 유지하기 위해 필요한 시스템의 메모리 요구량을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명은 운영체제를 실행하기 이전에 정적으로 태스크를 정의하거나 우선순위를 부여하는 정적 태스크 정의 기능을 가진 시스템에 최적화된 운영체제를 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 우선순위 재정의 및 대기큐 관리 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통 상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 2는 초기 우선순위를 적용한 운영체제가 사용하는 대기큐의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 재 정의된 우선순위를 적용한 운영체제가 사용하는 대기큐의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

401: 우선순위 정의부

402: 대기큐 관리부

403: 스케줄링 실행부

Claims

운영체제에 의해 사전에 정의된 초기 우선순위를 기반으로 태스크에 할당하는 우선순위를 재 정의하는 단계; 및,

상기 재 정의된 우선순위의 개수에 따라 상기 태스크를 실행하기 위한 대기큐(ready queue)의 개수를 결정하는 단계

를 포함하는 우선순위 재정의 및 대기큐 관리 방법.
제1항에 있어서,

상기 우선순위를 재 정의하는 단계는,

상기 운영체제에서 지원하는 우선순위 범위 내에서 상기 초기 우선순위를 상기 태스크에 정의하는 단계와,

상기 초기 우선순위를 이용하여 상기 태스크에 재 정의할 우선순위를 산출하는 단계와,

상기 산출된 우선순위를 상기 태스크에 재 정의하는 단계

를 포함하는, 우선순위 재정의 및 대기큐 관리 방법.
제2항에 있어서,

상기 재 정의할 우선순위를 산출하는 단계는,

수학식:

RP(x) = PP(x)－n(NPBOP(x))

(여기서, RP(x)는 x에 해당하는 태스크에 재 정의할 우선순위 값, PP(x)는 x에 해당하는 태스크에 사전에 정의된 초기 우선순위 값, n(NPBOP(x))는 NPBOP(x)의 개수, NPBOP(x)는 {1∼PP(x)}&&NUP, NUP는 태스크가 할당되지 않은 우선순위 값의 집합을 의미한다.)

에 의해 재 정의하는, 우선순위 재정의 및 대기큐 관리 방법.
제1항에 있어서,

상기 결정된 대기큐를 통해 상기 재 정의된 우선순위를 참조하여 상기 태스크를 실행하는 단계

를 더 포함하는, 우선순위 재정의 및 대기큐 관리 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 방법을 수행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.
운영체제에 의해 사전에 정의된 초기 우선순위를 기반으로 태스크에 할당하는 우선순위를 재 정의하는 우선순위 정의부; 및,

상기 재 정의된 우선순위의 개수에 따라 상기 태스크를 실행하기 위한 대기큐(ready queue)의 개수를 결정하는 대기큐 관리부

를 포함하는 우선순위 재정의 및 대기큐 관리 시스템.
제6항에 있어서,

상기 우선순위 정의부는,

상기 운영체제에서 지원하는 우선순위 범위 내에서 상기 초기 우선순위를 상기 태스크에 정의한 후, 상기 초기 우선순위를 이용하여 상기 태스크에 재 정의할 우선순위를 산출하고 상기 산출된 우선순위를 상기 태스크에 재 정의하는, 우선순위 재정의 및 대기큐 관리 시스템.
제7항에 있어서,

상기 우선순위 정의부는,

수학식:

RP(x) = PP(x)－n(NPBOP(x))

(여기서, RP(x)는 x에 해당하는 태스크에 재 정의된 우선순위 값, PP(x)는 x에 해당하는 태스크에 사전에 정의된 초기 우선순위 값, n(NPBOP(x))는 NPBOP(x)의 개수, NPBOP(x)는 {1∼PP(x)}&&NUP, NUP는 태스크가 할당되지 않은 우선순위 값의 집합을 의미한다.)

에 의해 상기 재 정의할 우선순위를 산출하는, 우선순위 재정의 및 대기큐 관리 시스템.
제6항에 있어서,

상기 결정된 대기큐를 통해 상기 재 정의된 우선순위를 참조하여 상기 태스크를 실행하는 스케줄링 실행부

를 더 포함하는 우선순위 재정의 및 대기큐 관리 시스템.