소프트웨어 정의 차량(SDV)이 자동차 개발의 중심 주제가 되면서 소프트웨어 구성 요소가 증가하고, 하드웨어 자원 역시 증가한다.

또한 전통적인 테스트 방법론의 비효율성으로 인해 발생할 수 있는 모든 시스템 상태에 대한 철저한 테스트가 불가능하고, 설계 제약 조건을 준수하면서 소프트웨어 구성 요소를 리소스에 효율적으로 할당하는 작업이 점점 복잡해지고 있다.

한편 센서부터 액추에이터까지 종단간 시간(End-to-End Timing)을 일관성 있게 보장하는 것이 더욱 중요해지고 어려워지고 있다. 따라서 CPU 및 네트워크 과부하 시나리오에서 시스템 무결성을 유지하는 솔루션이 필요하다.

SDV 개발 기업 티티테크 오토(TTTech Auto)가 자동차용 통합 소프트웨어 워크로드 관리 소프트웨어 솔루션 ‘모션와이즈 스케줄(Motionwise Schedule)’을 출시했다.

티티테크 오토는 2018년 차량용 안전 미들웨어 (Safety Middleware) ‘모션와이즈’를 출시, 현재까지 모션와이즈는 200만 대 이상의 차량에 적용되어 있으며, 앞으로도 약 900만 대 이상의 차량에 탑재될 예정이다.

모션와이즈 스케줄은 모션와이즈를 모듈화한 첫 번째 제품으로 모션와이즈에 적용된 기술을 포함한 스케줄링 솔루션이다. 이 제품은 표준 기반 아키텍처 및 사용자 정의 아키텍처와의 원활한 통합이 가능하며 안전성 및 실시간 실행을 보장하는 기본 요소 외에 다음과 같은 추가 기능을 제공한다.

초기 설계 단계에서 작업 스케줄링 및 네트워크 통신 스케줄링을 정확히 설정하여 리소스 사용률을 최대로 높이고 성능을 향상한다. 다중CPU 코어에 작업을 할당하고 시간 민감형 네트워크(Time-Sensitive Network, TSN) 사용을 위한 네트워크 설정을 통해 멀티-CPU, 멀티-Core, 및 멀티-SoC 솔루션 활용이 가능하다.

시간 기반 실행(Time-Triggered Execution)는 처리 시간 단위로 여러 작업을 개별적으로 분리한다. 이를 통해 혼합 임계 시스템을 구현하고 실시간 작업, 결정론적 처리, 실행 반복성에 대한 테스트 및 검증 노력 절감, 그리고 시스템 통합 시간 단축을 지원한다.

또한 데이터흐름 기반 스케줄링(Dataflow Driven Scheduling)은 개발자에게 유연성을 제공하며 데이터흐름 종속성을 지원하고 다른 데이터흐름 간에 동적으로 전환할 수 있다. 모델링은 병렬 실행이 가능한 방향성 비순환 그래프(Directed Acyclic Graphs, DAG)를 기반으로 한다.

한편 연산처리사슬(Computation Chain)을 쉽게 모델링할 수 있으며 센서에서 액추에이터까지 종단간 지연시간 범위가 여러 CPU 코어 및 SoC에 걸쳐 적용된다.

작업 모니터링도 지원해 작업 성능 및 순서에 대한 실시간 분석 및 시스템 최적화를 지원한다. 또한 다중 SoC 및 이더넷 TSN 간의 시간 동기화가 제공되어 시간 기반 실행(Time-Triggered Execution) 및 통신, 최소화된 지연 시간 및 실시간 성능 분석을 가능하게 한다.

계획 대비 실행결과를 비교하는 기능도 탑재돼 일정을 시각화한다. 리소스 문제의 신속하고 효율적인 발견이 가능하며 보다 신속한 시스템 수준 최적화가 가능하다. 또한 AUTOSAR, POSIX, 데이터 분배 서비스(Data Distribution Service, DDS) 및 시간 민감형 네트워킹(TSN)을 지원한다.

한편 뉴얼 작업에 의한 스케줄링 문제가 SDV 프로젝트에서 종종 발생하며 이는 추가적인 테스트와 반복 작업을 초래하기도 한다. 코드가 변경되거나 새로운 기능이 추가되거나 혹은 새로운 소프트웨어 버전이 배포될 때마다 이러한 추가 작업을 반복하는 프로세스 때문에 생산 시작 시점(Start of Production, SOP)이 지연되고 이에 따라 비용 또한 증가한다.

이에 모션와이즈 스케줄은 ▲임계성(Criticality)에 따른 작업 배분 ▲작업 종속성 스케줄링 ▲오류 처리를 포함하는 전체적인 스케줄링을 지원한다.

스테판 폴레드나(Stefan Poledna) 티티테크오토 창업자는 “모션와이즈의 정확한 초기 설계 접근 방식은 설계-테스트-검증 단계에서 소요되는 소프트웨어 개발 시간을 획기적으로 단축할 수 있다.”라며 “안전한 실시간 처리, 런타임 스케줄링, 종단 간 처리 시간 보장, 혼합 임계 시스템(mixed criticality system)에 필요한 상호 간섭 배제(FFI, Freedom From Interference) 환경, 그리고 결정론적 실행(deterministic execution) 속성 등이 안전한 실행 환경에 필요한 요소”라고 말했다.