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Design and Implementation of eRTOS Real-time Operating Systems for Wearable Computers

웨어러블 컴퓨터를 위한 저전력 실시간 운영체제 eRTOS 설계 및 구현

  • 조문행 (충남대학교 컴퓨터공학과) ;
  • 최찬우 (충남대학교 컴퓨터공학과) ;
  • 이철훈 (충남대학교 컴퓨터공학과)
  • Published : 2008.09.28

Abstract

In recent years, embedded systems have been expanding their application domains from traditional embedded systems such as military weapons, robots, satellites and digital convergence systems such as celluar phones, PMP(Portable Multimedia Player), PDAs(Personal Digital Assistants) to Next Generation Personal Computers(NGPCs) such as eating PCs, wearable computers. The NGPCs are network-based, human-centric digital information devices diverged from the traditional PCs used mainly for document writing, internet searching and database management. Wearable computers with battery capacity and memory size limitations have to use real-time operating systems with small footprints and low power management techniques to provide user's QoS in spite of hardware constraints. In this paper, we have designed and implemented a low-power RTOS (called eRTOS) for wearable computers. The implemented eRTOS has 18KB footprints and the dynamic power management and the device power management schemes are adapted in it. Experimental results with wearable computer applications show that the low power techniques could save energy up to 47 %.

오늘날의 내장형 시스템은 군사 무기체계, 로봇, 인공위성 등과 같이 전통적인 내장형 시스템과 휴대폰, PMP(Portable Multimedia Player), PDAs(Personal Digital Assistants)와 같이 통신과 멀티미디어 기기가 결합된 디지털 컨버전스 시스템에서 먹는 PC, 웨어러블 컴퓨터와 같은 차세대 PC 개념으로 진화하고 있다. 차세대 PC는 문서작성 인터넷 검색 데이터 관리 등에서 사용되었던 기존의 PC에서 분기된 네트워크 기반의 인간중심 디지털 정보기기이다. 웨어러블 컴퓨터는 극히 전력과 메모리 제한적인 시스템으로, 구성 하드웨어의 제약 사항을 극복하고 사용자 서비스의 QoS를 제공하기 위해 초소형이면서 저전력 기능을 갖춘 실시간 운영체제를 사용해야만 한다. 본 논문에서는 웨어러블 컴퓨터를 위한 저전력 실시간 운영체제 eRTOS를 설계 및 구현하였다. 본 논문에서 구현한 eRTOS는 18KB의 풋프린트(footprint)로 동적 전력 관리 기법(Dynamic Power Management)과 장치 전력 관리 기법(Device Power Management)의 저전력 기법이 구현되어 있다. 웨어러블 컴퓨터의 응용프로그램을 실험하여 47%의 전력 소모 감축효과를 확인하였다.

References

  1. 한동원, 박준석, "입고 다니는 차세대 PC", ETRI CEO Information, 제19호, pp.1-12, 2005.
  2. 한동원, "차세대 PC", TTA저널, 제95호, pp.132-137, 2004.
  3. ETRI, "정보 가전용 실시간 OS 컨퍼런스 : RTOS 2000 자료집", 한국정보처리학회, 2000.
  4. http://www.windriver.com
  5. http://www.qnx.com
  6. http://www.atinucleus.com
  7. J. Jean, Labrosse, $\mu$C/OS, The Real-time Kernel, R&D Publications, 1993.
  8. http://www.realtime-info.be
  9. http:\\www.micorsoft.com
  10. 정갑주, 이민석, 최건, "내장형 리눅스", 한국정보과학회지, 제18권, pp.18-25, 2000.
  11. http://www.research.ibm.com/arl/projects/dpm.html, 2002(11).
  12. W. Y. Xia and C. Xiangqun, "A Task-Specific Approach to Dynamic Device Power Management for Embedded System," in ICESS'05, Vol.00, pp.158-165, 2005. https://doi.org/10.1109/ICESS.2005.12
  13. M. T. Schmitz and B. M. Hashimi, System-Level Design Techniques for Energy- Efficient Embedded Systems, Kluwer academic publishers, Boston, 2004.
  14. B. Brock and K. Rajamani, "Dynamic Power Management for Embedded Systems," Proc. of IEEE Int'l SoC Conf. (SoCC 2003), pp.416-419, 2003(9). https://doi.org/10.1109/SOC.2003.1241556
  15. 장래혁, "저전력 시스템과 저전력 소프트웨어", 한국통신학회지(정보통신), 제18권, 제12호, pp.59-71, 2001.
  16. 조문행, 정명조, 김용희, 이철훈, "실시간 운영체제에서 작업량 관찰에 기반한 저전력 기법의 설계 및 구현", 한국콘텐츠학회논문지, 제7권, pp.69-78, 2007. https://doi.org/10.5392/JKCA.2007.7.6.069
  17. 조문행, 이철훈, "내장형 시스템을 위한 경량 실시간 스케줄링 기법의 설계 및 구현", 한국차세대컴퓨팅학회, pp.5-12, 2007.
  18. T. Ogasawara, "An algorithm with constant execution time for dynamic storage allocation," 2nd International Workshop on Real-Time Computing Systems and Applications, pp.21-27, 1995. https://doi.org/10.1109/RTCSA.1995.528746
  19. I. Puaut, "Real-Time Performance of Dynamic Memory Allocation Algorithms," 14th Euromicro Conference on Real-Time Systems(ECRTS'02), pp.41-48, 2002. https://doi.org/10.1109/EMRTS.2002.1019184
  20. P. R. Wilson, M. S. Johnstone, and M. Neely, "Dynamic Storage Allocation:A Survey and Critical Review," IWMM'95, pp.1-116, 1995.
  21. i.MX21 Application Processor Reference Manual, 2, Freescale, 2005.