ARINC 653
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1. 개요
ARINC 653은 항공 전자 시스템의 실시간 운영 체제(RTOS) 인터페이스를 위한 표준으로, 1996년에 처음 발행되었다. 이 표준은 파티셔닝, 오류 처리, 모드 관리, 스케줄링 등 핵심 기능을 정의하며, 여러 파트로 구성되어 있다. ARINC 653 플랫폼은 하드웨어, 추상화 계층, API 서비스, 구성 인터페이스, 계측 도구 등을 포함한다. 또한, 멀티코어 프로세서 아키텍처 지원을 위해 업데이트되었으며, API 서비스를 통해 파티션, 프로세스, 시간, 통신, 오류 처리 등을 관리한다. ARINC 653은 ASAAC 및 POSIX와 유사한 기능을 제공하지만, 호출 방식에 차이가 있다.
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| ARINC 653 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
| 유형 | 항공 전자 장비 표준 |
| 개발 | 항공 전자 공학 회사(ARINC) |
| 버전 | ARINC 653P1-4 |
| 주요 특징 | |
| 실시간 운영 체제(RTOS) | 지원 |
| 파티셔닝 | 시간 및 공간 파티셔닝 제공 |
| 안전성 | 중요 시스템에 적합 |
| 적용 분야 | |
| 사용 분야 | 항공기 제어 시스템 항공 전자 장비 기타 안전 중요 시스템 |
| 기능 | |
| 파티션 | 프로세스 간 통신 파티션 간 통신 오류 처리 시스템 상태 관리 |
| 표준 준수 | |
| 인증 | DO-178B DO-178C |
2. 역사
ARINC 653은 1996년 10월 10일에 초기 버전이 발행되었다.[3] 1997년 1월에는 보충 1이 출판되어 APEX 및 시·공간 분할 개념이 도입되었다. 2006년 3월부터 2007년 1월 사이에는 보충 2가 발행되었으며, 필수 서비스, 선택적 서비스, 적합성 테스트 사양의 세 부분으로 구성되었다.
2. 1. 초기 버전 (1996)
ARINC 653의 초기 버전은 1996년 10월 10일에 발행되었다.2. 2. ARINC 653-1 (1997)
보충 1은 1997년 1월에 출판되었으며 APEX 및 시·공간 분할의 개념을 도입했다.[4]2. 3. ARINC 653-2 (2006-2007)
보충 2는 2006년 3월부터 2007년 1월 사이에 3개의 파트로 발행되었다.[3]- 파트 1 (필수 서비스): ARINC 653 파티션 관리, 콜드 스타트 및 웜 스타트 정의, 애플리케이션 소프트웨어 오류 처리, ARINC 653 준수, Ada 및 C 언어 바인딩
- 파트 2 (선택적 서비스): 파일 시스템 접근, 데이터 로깅, 서비스 액세스 포인트 등
- 파트 3 (적합성 테스트 사양)
2. 4. 표준 구성 (현재)
ARINC 653 표준은 다음 파트들로 구성되어 있다.[4]| 파트 | 제목 | 버전 | 출시일 |
|---|---|---|---|
| 0 | ARINC 653 소개 | 3판 | 2021년 11월 |
| 1 | 필수 서비스 | 5판 | 2019년 12월[5] |
| 2 | 확장 서비스 | 4판 | 2019년 12월[6] |
| 3A | 필수 서비스 적합성 시험 사양 | 2판 | 2021년 11월[7] |
| 3B | 확장 서비스 적합성 시험 사양 | c1판 | 2019년 7월[8] |
| 4 | 서브셋 서비스 | 0판 | 2012년 6월[9] |
| 5 | 코어 소프트웨어 권장 기능 | 1판 | 2019년 8월[10] |
ARINC 653 표준은 RTOS에서 애플리케이션 소프트웨어를 분리하고, 각 애플리케이션에 독립적인 실행 환경(파티션)을 제공하기 위한 기본 원칙들을 정의한다. 이 표준은 AEEC APEX 소위원회에서 감독하며, 에어버스와 보잉의 대표가 공동 의장을 맡고 있다.
3. 파티셔닝의 기본 원칙
3. 1. ARINC 653 플랫폼
ARINC 653은 APEX(Application EXecutive)라고 불리는 API를 정의하여 실시간 운영 체제 플랫폼을 애플리케이션 소프트웨어로부터 분리한다.[1]
각 애플리케이션 소프트웨어는 '''파티션'''이라고 불리며 자체적인 메모리 공간을 갖는다.[1] 또한 APEX API에 의해 할당된 전용 시간 슬롯을 갖는다.[1] 각 파티션 내에서는 멀티태스킹이 허용된다.[1] APEX API는 파티션, 프로세스 및 타이밍을 관리하고, 파티션/프로세스 통신 및 오류 처리를 위한 서비스를 제공한다.[1] 파티션 환경은 하이퍼바이저를 사용하여 파티션을 가상 머신에 매핑하여 구현할 수 있지만, 이는 필수는 아니다.[1]
ARINC 653 플랫폼은 다음을 포함한다.3. 2. 초기화
ARINC 653 파티션 초기화는 파티션에서 사용되는 자원을 생성한다. 자원 생성(PROCESS, EVENT, SEMAPHORE 등)은 '''CREATE_xxxx'''라는 API 서비스를 호출하여 수행된다.
3. 3. 오류 처리
프로세스 오류 처리기는 파티션 예외를 처리하도록 특별히 지정된 최고 우선순위의 선점형 프로세스이다. 파티션 초기화 중 '''CREATE_ERROR_HANDLER''' 서비스를 통해 생성된다.
API를 통해 오류 처리기는 오류가 있는 프로세스를 중지할 수 있다 ('''STOP_SELF'''). 이 경우 RTOS 스케줄러는 최고 우선순위의 다음 프로세스를 실행한다.
ARINC 653은 오류 처리기가 오류가 있는 프로세스를 중지하지 않을 경우 스케줄러가 어떻게 작동해야 하는지에 대해 명시하지 않는다. 일부 (이론적인) 경우, 이는 오류가 있는 프로세스와 오류 처리기 간의 무한 루프로 이어질 수 있다.
오류 처리기는 예외의 소스와 컨텍스트에 대한 정보를 얻을 수 있다.
3. 4. 모드 관리
각 파티션은 여러 활성화 모드 중 하나에 있을 수 있다.
'''SET_PARTITION_MODE''' 서비스를 통해 이러한 상태를 관리할 수 있다. 파티션의 모든 프로세스에서 호출할 수 있다. '''IDLE''' 상태로 진입하는 것은 파티션에 대해 되돌릴 수 없는 상태이다. 파티션이 이 상태에 있는 경우 외부 이벤트(예: 플랫폼 재시작)만 상태를 다른 모드로 변경할 수 있다.
3. 5. 파티션 및 프로세스 스케줄링
이 표준은 2단계 계층적 스케줄을 정의한다. 첫 번째 단계는 파티션을 스케줄링한다. 이는 Major Time Frame을 반복하는 라운드 로빈 방식의 고정 스케줄이다. Major Time Frame은 각 파티션을 고정된 기간의 Partition Time Window (때로는 Minor Time Frame이라고 함) 내에서 스케줄링하며, Major Time Frame 시작으로부터 고정된 Partition Time Window Offset을 갖는다.
Partition Time Window 동안, 두 번째 단계의 스케줄링은 프로세스 스케줄링을 사용한다. 각 파티션에는 최소한 하나의 프로세스가 있다. Partition Time Window 동안 파티션 내의 프로세스 스케줄링은 선점 방식이다. 스케줄러는 타이머 또는 API 서비스를 통해 호출된다.
3. 6. 멀티코어 지원
ARINC 653 P1-5는 멀티코어 프로세서 아키텍처를 다루도록 업데이트되었다. 섹션 4.2.1 "O/S 멀티코어 구현 준수"는 멀티코어 처리를 위해 설계된 운영 체제가 다음 두 가지 경우를 지원해야 함을 나타낸다.
CAST-32A는 미국 연방 항공청(FAA)에서 민간 항공 분야에서 멀티코어 프로세서를 인증하고 사용하기 위해 충족해야 하는 일련의 요구 사항과 지침을 정의한 포지션 페이퍼이며, 자문 회람 AC 20-193으로 대체될 예정이었다. 유럽 연합 항공 당국인 EASA는 2022년 1월 AMC 20-193을 발표했다.[11]
4. API 서비스
실시간 운영 체제 플랫폼을 애플리케이션 소프트웨어로부터 분리하기 위해, ARINC 653은 APplication EXecutive(APEX)라고 불리는 API를 정의한다.
APEX API는 파티션, 프로세스 및 타이밍을 관리하고, 파티션/프로세스 통신 및 오류 처리를 위한 서비스를 제공한다.
ARINC 653 APEX 서비스는 다음 여섯 가지 범주에 속하는 API 서브루틴 호출로 구성된다.
- 파티션 관리
- 프로세스 관리
- 시간 관리
- 파티션 간 통신
- 파티션 내 통신
- 오류 처리
ARINC 653 서비스는 파티션의 메모리 관리를 제공하지 않는다. 각 파티션은 자체 메모리를 처리해야 한다(여전히 ARINC 653에서 적용되는 메모리 분할 제약 조건 하에서).
각 서비스는 호출의 성공 여부를 나타내는 RETURN_CODE 값을 반환한다.
| RETURN_CODE | 설명 |
|---|---|
| NO_ERROR | 유효한 요청 이후 서비스가 정상적으로 수행됨 |
| NO_ACTION | 서비스 실행 후 시스템 상태가 변경되지 않음 |
| NOT_AVAILABLE | 서비스가 일시적으로 사용 불가 |
| INVALID_PARAM | 서비스의 매개변수 중 적어도 하나가 유효하지 않음 |
| INVALID_CONFIG | 서비스의 매개변수 중 적어도 하나가 시스템의 현재 구성과 호환되지 않음 |
| INVALID_MODE | 서비스가 시스템의 현재 모드와 호환되지 않음 |
| TIMED_OUT | 서비스 실행에 대한 지연이 만료됨 |
5. POSIX 및 ASAAC와의 관계
ASAAC ''Def Stan 00-74''와 ARINC 653이 다루는 분야는 유사하지만, 두 표준 사이에는 차이점이 있다.[12]
일부 ARINC 653 (APEX) 호출은 POSIX에 상응하는 호출을 가지지만, POSIX에서 정의된 방식과는 다르다.[12]
예를 들어, ASAAC에서 정의된 `receiveBuffer` 호출은 ARINC 653에서는 `RECEIVE_BUFFER()`로, POSIX에서는 `recv()`로 변환된다.
참조
[1]
웹사이트
ARINC 653 - An Avionics Standard for Safe, Partitioned Systems
http://www.computers[...]
Wind River Systems / Institute of Electrical and Electronics Engineers
2008-08
[2]
서적
29th Digital Avionics Systems Conference
2010-10-01
[3]
웹사이트
Product Focus: ARINC 653 and RTOS
http://www.aviationt[...]
aviationtoday.com
2004-07-01
[4]
웹사이트
Avionics Application Software Standard Interface: ARINC Specification 653 Part 0
https://www.aviation[...]
Aeronautical Radio, Inc.
2019-12-23
[5]
웹사이트
Avionics Application Software Standard Interface: ARINC Specification 653P1-3, Required Services
https://www.aviation[...]
Aeronautical Radio, Inc.
2022-02-04
[6]
웹사이트
Avionics Application Software Standard Interface: ARINC Specification 653P2-2, Part 2, Extended Services
https://www.aviation[...]
Aeronautical Radio, Inc.
2022-02-04
[7]
웹사이트
653P3A-2 Avionics Application Software Standard Interface, Part 3A, Conformity Test Specifications for ARINC 653 Required Services
https://www.aviation[...]
2022-02-04
[8]
웹사이트
653P3Bc1 Avionics Application Software Standard Interface, Part 3B, Conformity Test Specifications for ARINC 653 Extended Services
https://www.aviation[...]
2022-02-04
[9]
웹사이트
Avionics Application Software Standard Interface: ARINC Specification 653 Part 4, Subset Services
https://www.arinc.co[...]
Aeronautical Radio, Inc.
2013-10-20
[10]
웹사이트
653P5-1 Avionics Application Software Standard Interface, Part 5, Core Software Recommended Capabilities
https://www.aviation[...]
2022-02-04
[11]
웹사이트
"AMC-20 Amendment 23"
https://www.easa.eur[...]
EASA
2022-12-22
[12]
웹사이트
Flexibility and Manageability of IMS Projects
http://www-users.cs.[...]
University of York
2008-07-27
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