Real-time systems are supposed to satisfy not only the functional requirements but also the timing constraints imposed on thier behaviors. Timing constraints identified in the requirements phase are typically large-grained since they are concerned with the total elapsed time from the occurrence of an external event to the generation of a system response. On the other hand, timing constraints are expressed in fine-grained manner in the object-oriented implementations in the sense that they are imposed on the member functions or individual program statements. Fine-grained and fixed allocation in the prior design methods tends to decrease the scheduling flexibility and cause the urgency inversion problem.
In order to cope with these problems, we propose a new design method which allows flexible allocation of timing constraints. In our method, timing requirements represented in the Methods Interaction Graph (MIG) model is transformed into a set of timing allocation units (TAUs) each of which consists of a sequence of member functions. By allocating a flexible timing constraint to each TAU, scheduling becomes more flexible and the urgency inversion problem can be avoided. The effectiveness and feasibility of our design method is demonstrated through implementation of TAUs in the real-time object-oriented languages, RTConstraint and RTC++.
실시간 소프트웨어는 정확한 결과를 주어진 시간 안에 산출해야 한다. 따라서 설계 과정에서 시스템의 기능적 측면과 더불어 시간적 측면을 고려해야 한다. 일반적으로 요구 명세 단계에서 도출된 시간 제약은 시스템의 기능 단위로 주어지는 반면에 구현 단계에서는 소규모 연산 단위로 시간 제약이 가해진다. 즉, 요구 명세에 나타난 시간 제약은 외부 이벤트의 발생으로부터 시스템의 반응까지 소요된 시간을 제한하지만 프로그램 내에 나타난 시간 제약은 객체의 각 멤버 함수나 문장의 소요 시간을 제한한다. 기존의 설계 기법들은 이와 같은 격차를 해소하기 위해서 요구 명세 단계에서 주어진 대규모 시간 제약을 잘게 나누어서 각 객체의 멤버 함수에 고정된 시간 제약을 할당하는 방법을 사용했다. 그러나 이러한 접근 방법은 멤버 함수 사이의 스케줄링의 유연성을 떨어뜨리고 긴급성 역전 문제 (urgency inversion problem)를 유발할 수 있다.
이 논문에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 새로운 실시간 객체 지향 소프트웨어 설계에서의 시간제약의 할당 방법을 제안한다. 이 방법은 크게 두가지 특징을 가지는데 첫째, 시간 제약이 개별 멤버 함수가 아닌 일련의 멤버 함수 단위로 부여되고 게다가 일련의 멤버 함수는 수행 상황에 따라서 다양한 시간 제약을 가질 수 있다. 요구 명세 단계에서 주어진 이벤트/반응 쌍간의 시간제약을 MIG (Methods Interaction Graph) 모델에 표현하고, MIG 모델로부터 시간 할당 단위들을 (TAUs, Timing Allocation Units) 도출한다. 각 TAU는 일련의 멤버 함수로 구성되며 시간 제약의 단위가 된다. 하나의 멤버 함수가 아닌 일련의 멤버 함수에 시간 제약을 할당함으로써 TAU 내의 멤버 함수간에 스케줄링 유연성을 얻을 수 있고 각 멤버 함수가 서로 다른 TAU 내에서 서로 다른 시간 제약을 가질 수 있으므로 긴급성 역전 문제를 해결할 수 있다. 또한 이 논문에서는 기존의 실시간 객체 지향 언어인 RTConstraint와 RTC++을 이용해서 TAU를 구현하는 방법을 제시함으로써 이 연구의 효용성과 타당성을 부분적으로 입증한다.
