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멀티코어 기반 차량용 임베디드 시스템의 Time Triggered Architecture 설계 방법론

Title
멀티코어 기반 차량용 임베디드 시스템의 Time Triggered Architecture 설계 방법론
Other Titles
Designing a Time Triggered Architecture for Multicore Automotive Systems
Author
배재현
Alternative Author(s)
Jaehyun Bae
Advisor(s)
유민수
Issue Date
2022. 2
Publisher
한양대학교
Degree
Master
Abstract
최근 차량용 임베디드 시스템은 전장부품 비중이 증가하면서 제어기 성능 향상을 위해 멀티코어를 적용하고 있다. 멀티코어 사용 시 코어 간 전달되는 데이터의 일관성을 유지하기 위해 스핀락을 사용하며 공유 메모리에 각 코어가 동시에 접근하는 것을 방지한다. 하지만 각 코어가 공유 메모리에 접근하는 타이밍이 지속적으로 겹치는 경우에는 스핀락으로 인한 스피닝이 발생하여 각 코어의 응답시간 지연을 초래하고 멀티코어 성능을 저해한다. 본 논문에서는 Time Triggered Architecture(TTA)를 이용하여 멀티코어 스케줄링을 최적화하는 방법을 제안한다. 우선 강화학습을 적용한 태스크 배분 알고리즘을 제시하여 Load Balancing을 최적화 방법을 설명한다. 이후 TTA를 적용하기 위한 태스크 주기 모델을 설명하고 태스크 조화주기 알고리즘을 설명한다. 또한 효율적인 스케줄링을 위한 태스크 Offset과 Deadline을 설정하는 알고리즘 제시한다. 그 과정에서 태스크 Offset과 Deadline 설정 규칙 3가지를 설명하고, 각 태스크의 Schedulability 분석 방법을 제시한다. 마지막으로 TTA 적용 시 런타임에서 태스크의 타이밍 오류를 감지하고 적절하게 대응할 수 있는 방법을 설명한다. 위의 제안된 알고리즘은 연료전지제어기 태스크 모델에 적용된다. 태스크 배분 알고리즘을 적용하여 Load Balancing 성능 및 Scalability를 확인한다. 또한 태스크 Offset, Deadline 설정 알고리즘을 적용하여 설정된 각 태스크의 실행구간을 확인한다. 그 결과 기존 제어기 대비 코어 Load의 표준편차가 94% 개선되었으며, 총 코어 4개와 태스크 16개를 기준으로 Optimal 값 대비 약 78% 이상의 확장성을 보였다. 또한 각 태스크의 실행구간이 상호 배제가 강제되었으며 각 알고리즘이 잘 적용됨을 확인하였다.|In Recently, Automotive electrical/electronic (E/E) architectures are considering multicore AUTOSAR platform for guaranteeing safety and performance of automotive system. However inter-core task communication response time delays due to spinning caused by spinlock deteriorate multicore performance. In this paper, we present designing a Time Triggered Architecture (TTA) to optimize multicore scheduling. Our Approach, we present TTA design methodology including Task Allocation algorithm using DQN reinforcement, Harmonic Period set algorithm, and Task Offset, Deadline set algorithm. And then, we proposed Timing Violation Detect method using Data Version to apply it to AUTOSAR platform. In case of verification, we apply upper four algorithm to Fuel Cell Controller(FCU) task model. Our simulations show that Load Balancing Rate was improved by 94% compared to existing controller and its scalability covers at least 70% of the optimal value. Also it showed mutual exclusion was enforced and confirmed that each algorithm was well applied.
URI
http://hanyang.dcollection.net/common/orgView/200000591147https://repository.hanyang.ac.kr/handle/20.500.11754/167930
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GRADUATE SCHOOL[S](대학원) > AUTOMOTIVE ELECTRONICS & CONTROL ENGINEERING(자동차전자제어공학과) > Theses (Master)
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