• 전자통신동향분석
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• 제25권5호
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• pp.123-136
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• 2010

반도체 공정 기술의 발전으로 인하여 반도체 회로는 지속적으로 비약적인 성능의 발전을 가져오고 있다. 고성능 프로세서는 이와 같은 반도체 공정의 미세화에 따라 전력소모 및 발열 문제로 인하여 공정 및 속도 향상을 통한 성능 경쟁에서 탈피하여, 수십 개에서 수백 개의 코어를 내장하는 고도병렬화/이기종화를 통한 성능 향상을 추구하는 시대로 접어들고 있다. 본 문서에서는 최근의 고성능 프로세서 동향을 중심으로 병렬/이기종화 기술 및 관련 기술의 최근 동향과 향후 발전 추세에 대해 논의하고자 한다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2019년도 추계학술발표대회
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• pp.118-120
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• 2019

특정 어플리케이션을 주로 실행하는 소규모 고성능 컴퓨팅 시스템을 구축하는데 있어서 가장 중요한 점은 해당 어플리케이션의 효율을 최대한 끌어내기 위한 하드웨어를 선택하는 것이다. 하지만 최근 고성능 컴퓨팅을 위한 프로세서의 다양성은 점점 심화되고 있고 이는 최적의 프로세서 선택 및 시스템의 구성을 힘들게 하고 있다. 이에 본 논문에서는 고성능 컴퓨팅에 주로 사용되는 주요한 프로세서를 사용한 시스템을 NAS 병렬 벤치마크를 기반으로 그 특성과 성능을 분석하여 응용프로그램의 특성에 적합한 프로세서 및 시스템의 선택을 지원하고자 한다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권9호
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• pp.7-13
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• 2010

본 논문은 스마트폰, 타블렛 PC와 같은 개인용 정보 단말장치 응용에 적합한 프로세서 구조를 제안한다. 고성능 내장형 프로세서 개발은 아키텍쳐의 변화가 필요하고, 오버헤드가 크기 때문에, 업계에서는 높은 동작 주파수의 고성능 내장형 프로세서의 개발에 전념하고 있다. 고성능 프로세서 구조 중 비순차 슈퍼스칼라(out-of-order superscalar)는 하드웨어 복잡도가 과도하게 증가하며, 그에 비해 성능 향상이 적으므로 내장형 응용에 적합하지 않다. 따라서 하드웨어 복잡도가 낮은 고성능 내장형 프로세서 구조의 개발이 필요하다. 본 논문에서는 스칼라, 슈퍼스칼라, 멀티프로세서 방식에 비하여 복잡도가 낮은 새로운 SMT(Simultaneous Multi-Threading) 구조를 제안한다. 최근의 개인용 정보단말기는 많은 작업을 동시에 수행하기 때문에, SMT나 CMP는 이에 적합한 구조라 할 수 있다. 또한, 시뮬레이션 결과 SMT는 여러 프로세서 구조 중 가장 효율이 높은 프로세서로 보인다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제16권5호
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• pp.1-11
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• 2011

최근 모바일 멀티미디어 기기들의 사용이 증가 하면서 고성능 멀티미디어 프로세서에 대한 필요성이 증가하고 있다. 본 논문에서는 낮은 소비전력으로 고성능 멀티미디어 애플리케이션을 구현할 수 있는 SIMD기반 병렬프로세서를 제안한다. 제안하는 병렬프로세서는 16개의 프로세싱 엘리먼트로 구성되어 있으며, 3단계 파이프라인 구조로 설계되었다. 모의실험 결과, 제안한 SIMD기반 병렬프로세서는 기존의 병렬프로세서보다 프로세싱 엘리먼트 당 상대 연산 처리량에서 높은 성능을 보였으며, 또한 동일한 130nm 테크놀리지와 720 클록주파수에서 상용 고성능 프로세서인 TI C6416보다 1.4~31.4배의 성능 향상 및 5.9~8.1배의 에너지 효율 향상을 보였다. 제안한 병렬프로세서를 하드웨어 설계언어인 verilog HDL을 이용하여 설계하였고, FPGA를 이용해 검증하였다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2011년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.38 No.1(D)
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• pp.24-27
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• 2011

최근 스마트 폰 등 모바일 기기의 폭발적인 성장에 의해 내장 프로세서인 ARM 프로세서 기반 기기들이 활발히 개발되어 사용되고 있다. 이에 따라 상대적으로 저성능, 저 전력화에 치중하였던 내장 프로세서도 고성능화를 위한 고속 동작 및 멀티코어 프로세서를 개발하여 사용하게 되었으며, 메모리 동작 속도 역시 빠르게 발전하고 있다. 특히 모바일 기기 등에 사용 되는 저전력 메모리인 LPDDR2 소자 등의 개발에 따라 빠른 동작 속도를 가지도록 개발되고 있다. 그러나 시스템 온 칩(SoC, System on Chip) 형태로 제작되는 ARM 프로세서 기반의 SoC는 다양한 하드웨어 가속기 등을 함께 내장하고 있고, 저 전력화를 위한 버스 구조 등에 의하여 온 칩 버스의 속도 향상이 고성능 범용 시스템에 비하여 낮은 수준이다. 본 연구에서는 이러한 점을 고려하여, 프로세서 코어와 메모리 소자의 동작 속도 향상에 의하여 얻을 수 있는 성능 향상과, 상대적으로 낮은 버스 동작 속도에 의하여 저하되는 성능의 정도를 분석하고 이를 극복하기 위한 방안을 검토하였다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2002년도 가을 학술발표논문집 Vol.29 No.2 (1)
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• pp.685-687
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• 2002

고성능 슈퍼스칼라 프로세서에서 값 예측 실패 시에 잘못 예측된 값을 사용하여 모험적으로 수행된 명령들만을 순차적으로 취소하고 복구한 후에 재이슈하는 값 예측 실패 복구 메커니즘을 제안한다. 제안된 복구 방식은 값 예측이 틀린 종속명령만을 선택적으로 재이슈하여 불필요한 재이슈를 줄임으로써 값 예측 실패 시에 손실을 줄인다. 또한 기존의 방식들처럼 잘못 예측된 명령에 종속적인 명령들의 한번에 병렬로 검색하지 않고 명령들의 종속체인을 따라 순차적으로 검색함으로써 프로세서의 클럭 사이클에 영향을 미치지 않으면서 하드웨어의 구현의 복잡성을 줄인다.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2012년도 제46차 하계학술발표논문집 20권2호
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• pp.9-11
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• 2012

프로세서 설계 기술의 발달로 인해 그래픽 프로세서 또한 기술적으로 크게 발전하였다. 그래픽 프로세서는 단순한 그래픽 표현장치에서 대용량의 데이터를 병렬로 처리하는 고성능 장치로 변화하고 있다. 뿐만 아니라 그래픽 프로세서는 대용량의 데이터처리가 가능한 병렬 프로세서로 특화되어 있기 때문에 이를 활용하여 CPU의 작업을 보조하며 빠른 연산 수행을 가능하게 한다. 이로 인해, 최신의 고성능 시스템 설계에서 그래픽 프로세서는 매우 중요한 역할을 한다. 그래픽 프로세서를 활용하는 고성능의 시스템을 설계하기 위해서는 발열과 소비 전력을 고려해야 한다. 본 논문에서는 그래픽 프로세서의 온도를 제어하는 냉각팬의 세기를 조절하여 그에 따른 온도와 소비 전력을 분석한다. 실험 결과 냉각팬 세기가 낮은 경우 그래픽 프로세서의 온도는 $100^{\circ}C$까지 급격히 상승한다. 냉각팬 세기가 높은 경우 그래픽 프로세서의 온도는 천천히 증가하여 일정 온도에 수렴함을 알 수 있다. 또한, 그래픽 프로세서의 소비 전력은 작업량을 할당하지 않았을 때보다 최대작업량을 할당하였을 때 냉각팬 세기에 따른 소비전력 차이가 큼을 알 수 있다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 1999년도 가을 학술발표논문집 Vol.26 No.2 (3)
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• pp.762-767
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• 1999

객체 인식은 고성능 컴퓨팅을 필요로 하는 흥미있는 응용 분야이다. 현재 대부분의 고성능 컴퓨터는 슈퍼스칼라 구조의 범용 마이크로프로세서를 채택하고 있으나, 반도체 집적도가 증가함에 따라 슈퍼스칼라 구조를 대신할 새로운 마이크로프로세서가 구조가 제안되고 있다. 본 논문에서는 최근 새로운 마이크로프로세서 구조로 급부상하고 있는 다중처리 마이크로프로세서 구조가 객체 인식 응용에 적합한지를 분석한다. 성능 특성을 확인하기 위하여 먼저 프로그램 구동방식의 마이크로프로세서 시뮬레이터와 프로그래밍 환경을 개발하였다. 이를 기반으로 시뮬레이션을 수행한 결과, 다중처리 마이크로프로세서가 작은 오버헤드로 쓰레드 수준의 병렬성을 적절히 활용하고 있어 객체 인식 응용에 적합한 구조임을 확인하였다.

• 전자통신동향분석
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• 제25권5호
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• pp.84-96
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• 2010

국내 휴대폰 시장은 최근 급격한 변화의 시기를 맞고 있다. 음성정보 송 수신과 단순한 개인정보관리, 또는 멀티미디어 데이터 처리에 주력하던 피처폰 시장은 고사양의 운영체제, HD급 비디오, 수십만 가지의 앱(App.; Application), 고성능 디스플레이로 대표되는 스마트폰 시장으로 급격히 전환되고 있다. 이러한 스마트폰의 고사양화는 모바일프로세서, 베이스밴드 칩, 다양한 센서를 포함하는 스마트폰 하드웨어와 데스크톱 수준에 근접하는 고사양의 운영체제가 견인하고 있다. 특히, 모바일 프로세서는 스마트폰 기술 발전을 견인하는 핵심 부품으로서 다수의 프로세서와 외부인터페이스 장치를 포함하는 고성능, 저전력의 시스템온칩(SoC)이며 모바일프로세서의 동작속도, 전력소모량 등은 스마트폰의 성능을 가늠하는 척도로 인식되고 있다. 최근, 모바일프로세서는 스마트폰 시장을 넘어서 넷북, MID, 스마트 TV 등 다양한 산업영역에서 채용되고 있으며 2018년에 100억 개의 제품이 생산될 것으로 전망되어 모바일 시장의 폭발적인 성장을 견인하는 핵심 부품이다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제16권1호
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• pp.1-9
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• 2011

최근 모바일 멀티미디어 기기들의 사용이 증가하면서 고성능, 저전력 멀티미디어 프로세서에 대한 필요성이 높아지고 있는 추세이다. 주문형반도체 (ASIC)는 모바일 멀티미디어에서 요구되는 고성능을 만족시키지만 다양한 형태의 멀티미디어 애플리케이션에서 요구되는 범용성을 만족시키지 못한다. 반면 DSP기반의 시스템은 범용성에 기인하여 다양한 형태의 애플리케이션에서 사용될 수 있으나, 주문형반도체 보다 높은 가격, 전력소모 및 낮은 성능을 가진다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 논문에서는 범용성을 유지하면서 고성능, 저전력으로 영상데이터 처리가 가능한 단일 명령어 다중 데이터(Single Instruction Multiple Data, SIMD)처리 방식의 매니코어 프로세서를 제안한다. 제안한 SIMD기반 매니코어 프로세서는 16개의 프로세싱 엘리먼트(processing element, PE)로 구성되어 영상데이터 처리에 내재한 무수한 데이터 레벨 병렬성을 높인다. 모의 실험한 결과, 제안한 SIMD기반 매니코어 프로세서는 현재 상용 고성능 프로세서보다 평균 22배의 성능, 7배의 에너지 효율 및 3배의 시스템 면적 효율을 보였다.