최근에 프로세서-메모리간 성능격차 문제를 완화하기 위하여 내장캐시의 접근실패율을 낮추고 메모리 대역폭을 확장하는 내장캐시 압축시스템이 제안되었다. 내장캐시 압축시스템은 데이타를 압축해 저장함으로써 내장캐시의 실질적 저장공간을 확장하고, 메모리 버스에서 데이타를 압축해 전송함으로써 실질적 메모리 대역폭을 확장한다. 본 논문에서는 이와 같은 내장캐시 압축시스템을 확장해 기존의 주 메모리 압축시스템과 병합해 설계한 이종 메모리 압축시스템을 제안한다. 주 메모리의 기억공간을 효율적으로 확장하고, 내장캐시의 접근실패율을 낮추고, 메모리 대역폭을 확장하고, 압축캐시의 복원시간을 줄이고, 설계 복잡도를 낮추기 위하여 몇 가지 새로운 기법들을 제시한다. 제안하는 시스템과 비교대상 시스템의 성능은 슈퍼스칼라 구조의 마이크로프로세서 시뮬레이터를 수정하여 실행기반 시뮬레이션을 통해 검증한다. 본 논문에서 사용한 실험방법은 기존의 트레이스기반 시뮬레이션과 비교해 보다 높은 정확도를 갖는다. 실험결과 주 메모리 확장에 따른 이득을 고려하지 않은 경우에 제안하는 시스템은 일반 메모리시스템에 비하여 수행시간을 내장캐시의 크기에 따라 최대 4-23%가량 단축한다. 제안하는 시스템의 데이타 메모리와 코드 메모리의 확장비율은 각각 57-120%와 27-36%이다.
최근 64비트 CPU의 시장 출시가 활발해지고 있으며, 메모리 모듈 또한 대용화가 이루어지고 있다. 이에 대용량 메모리를 64비트 CPU 플랫폼에서 효과적으로 테스트하는 방법을 개발할 필요성이 대두되고 있다. 본 논문에서는 x86-64 기반 리눅스 2.6.11 커널에서 물리 메모리의 테스트 영역을 확장하는 기법을 제안한다. 제안된 기법에는 응용이나 커널에서 물리 메모리에 대한 직접 접근, 프로그램을 사용자가 원하는 물리 메모리로 배치, 프로그램의 동적 재배치 등의 방법을 통해 테스트 영역을 확장 한다. 현재 64 비트 CPU를 지원하는 OS는 리눅스와 윈도우즈 64비트 에디션 등이 있다. 기존 리눅스 커널을 그대로 사용하였을 때 프로그램 등이 이미 사용 중인 물리 메모리에 대해서는 메모리 테스트를 수행 할 수 없었으나, 각 프로그램들을 물리 메모리에서 재배치하여, 원하는 곳의 메모리를 테스트 할 수 있도록 커널 수정을 통하여 구현하였다.
현대 운영 체제에서 가상 메모리 관리 기술은 응용 프로그램에게 가상의 큰 주소 공간을 제공하는 방법이다. 이러한 기술은 메인 메모리와 저장 장치를 이용하여 자주 접근되는 데이터는 메인 메모리에 덜 접근되는 데이터는 저장 장치에 저장한다. 본 연구는 차세대 저장 장치를 메모리 확장을 위한 장치로 가정했을 때의 성능 향상 기법을 제안한다. 본 연구진은 제안된 방법을 Linux 3.14.3을 구현하였고, 초고속 저장 장치를 이용하여 평가한 결과 기존 SWAP 시스템에 비해 20% 정도의 성능 향상 효과가 있음을 보였다.
본 논문에서는 빠른 시간 내에 설계자의 요구사양을 만족하는 메모리를 자동으로 합성해주는 새로운 멀티포트 메모리 컴파일러를 제안하였다. 제안한 컴파일러의 장점은 하나의 메모리 코어 셀을 규칙적으로 배치, 확장하여 메모리를 합성하고, 동시에 합성된 메모리내의 임계경로만을 추출하여 빠르게 검증할 수 있다는 것이다. 또한, 레이아웃 상에서의 전원선 공유 등의 기법으로 메모리의 성능을 향상시킬 수 있도록 하였다. 본 컴파일러를 사용하여 0.25$\mu\textrm{m}$ CMOS 1-poly, 2-metal 공정에서 최대 8개의 쓰기 포트, 16개의 읽기 포트, 64워드, 256비트 사이의 여러 가지 멀티포트 메모리를 자동 합성하였다. 합성 결과 메모리의 성능 및 면적 면에서 만족할 만한 결과를 얻었으며, 레이아웃 전체에서의 시뮬레이션 시간보다 10배정도 빠른 시간 내에 동작을 정확히 검증하였다.
가상메모리를 사용하는 범용 컴퓨터 시스템, 특히 실시간 시스템에서 상대적으로 속도가 느린 자기 디스크로의 스와핑은 해당 시스템의 성능을 저하시키는 핵심적인 요인이다. 본 논문에서 는 일반적 인 가상메모리 시스템의 성능을 향상시키고 실시간 프로세스에 대해 페이지 스와핑 이 발생하여도 수행시간을 보증할 수 있는 방법으로 선택적인 압축방식을 사용한 화장된 플래시 메모리 스와핑 시스템을 제안한다. 그리고 제안하는 시스템을 세부적으로 설계하였으며 해석과 시뮬레이션을 통하여 지 연시간과 공간 활용도를 평가하고 시스템의 특성을 상위 수준에서 DRAM 올 확장한 경우와 비교해 분석 및 고찰하였다. 그 결과 제안하는 시스템은 매 페이지 스와핑 시에 일정한 수행시간을 단축하며 선택적 압축방식과 수정된 버디 시스템을 사용하여 물리적인 플래시 메모리의 공간을 논리적으로 확장함을 검증하였다.
최근 대규모 인공지능 데이터 처리를 위한 메모리 용량 한계 극복과 데이터센터의 메모리 효율성 향상을 위해 분리 메모리 시스템 기술이 각광 받고 있다. 그런데, 분리 메모리 시스템은 컴퓨팅 노드의 메모리 외의 디바이스 혹은 원격 노드의 메모리를 활용해 확장된 메모리를 제공하기 때문에 새로운 보안 위협이 발생한다. 본 논문은 분리 메모리 시스템의 보안 위협을 분석하고, 분리 메모리 시스템에 적용 가능한 보안 기술의 최근 연구 동향을 소개한다.
기존의 임베디드 기기의 하드웨어는 리눅스의 장점에도 불구하고 임베디드 기기들의 프로세서나 메모리 등의 하드웨어 자원이 Built-in 형태로 제공되어 시스템 운용 환경 변화에 맞춘 대응이 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 i.MX6Q SABRE Board for Smart Devices를 참조하여 메모리를 교체할 수 있도록 SO-DIMM을 장착하고 PCIe 이더넷을 추가한 개발보드를 만들었다. 그리고 개발보드에 추가 및 변경 된 하드웨어 디바이스를 활성화한 새로운 임베디드 시스템을 이식하는 방법을 제시한다. 구현 및 성능 분석 결과 새로운 임베디드 시스템에서 운용자는 시스템 운용 시 환경 변화에 대응하여 메모리를 바꾸어 장착할 수 있게 되었고 이로 인해 시스템의 요구사항에 따라 자원의 확정성 및 유연성이 높아짐을 확인하였다.
미지의 패턴을 분류하기 위해서 사용되는 메모리 기반 학습 기법은 만족할만한 분류 성능을 보여주고 있다. 하지만 메모리 기반 학습기법은 단순히 패턴과 메모리에 저장된 예제들 간의 거리를 기준으로 분류하므로, 패턴을 분류하는 처리과정을 설명할 수 없다는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 RPA(Recursive Partition Averaging) 기법을 이용하여 패턴을 분류하는 과정을 설명할 수 있는 규칙 추출 알고리즘과 또한 일반화 성능을 향상시키기 위하여 규칙의 조건을 확장하는 알고리즘을 제안한다.
본 연구는 대규모 영상처리를 위한 메모리 확장을 위한 외장 메모리 확장장치 구현에 관련된 내용으로, 이는 영상처리를 위한 그래픽 워크스테이션에 장착되는 PCI(Peripheral Component Interconnect) Express Gen3 x8 인터페이스를 가지는 외장 메모리 어댑터 카드와 외장 DDR(Dual Data Rate) 메모리로 구성된 외장 메모리 보드로 구성되며, 메모리 어댑터 카드와 외장 메모리 보드간의 연결은 광 인터페이스를 통하여 이루어진다. 외장 메모리 억세스를 위해서는 Programmable I/O 방식과 DMA(Direct Memory Access) 방식을 모두 사용할 수 있도록 하여 영상 데이터의 효율적 송수신이 이루어지도록 하였다. 본 연구 결과의 구현은 Altera Stratix V FPGA(Field Programmable Gate Array)와 40G 광 트랜시버가 장착된 보드를 사용하였으며, 1.6GB/s의 대역폭 성능을 보여주고 있다. 이는 4K UHD(Ultra High Definition) 영상 한 채널을 담당할 수 있는 규모이다. 향후 본 연구를 계속 진행하여 3GB/s 이상 대역폭을 보이는 연구결과를 보일 예정이다.
Linux와 같은 발전된 운영 체제의 가상 메모리 관리 기술은 메인 메모리와 하드디스크와 같은 저장 장치를 이용하여 응용 프로그램에게 가상의 큰 주소 공간을 제공해준다. 최근 저장 장치는 속도의 측면에서 비약적인 발전을 보이고 있기 때문에 고속의 차세대 저장 장치를 메모리 확장에 이용하면 메모리를 많이 사용하는 응용의 성능이 좋아질 것이다. 그러나 기존 운영체제의 가상 메모리 관리 오버헤드 때문에 응용의 성능을 극대화시킬 수 없다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문은 차세대 저장 장치를 메모리 확장에 사용했을 때 쓰기 연산을 위한 블록 주소를 할당하는 향상된 알고리즘 및 시스템 튜닝 기법들에 대해 제안하였고, 제안된 기법들을 Linux 3.14.3의 가상 메모리 관리 시스템에 구현하였다. 그리고 구현된 시스템을 벤치마크를 이용하여 실험을 하였고, 마이크로 벤치마크의 경우에 평균 3배, 과학 계산 벤치마크 응용의 경우에 24%의 성능 향상이 있음을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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