메모리 관련 수행은 일반적으로, 임베디드 시스템에서의 전체 전력 소모에서 상당한 양을 차지하고 있으며, 임베디드 시스템에서 사용되는 메모리 중 상당수가 에너지 절약을 용이하도록 다중의 작동 모드(예: 액티브, 스탠바이, 냅, 파워다운) 기능을 지니고 있다. 본 논문에서는 메모리 접근 코드의 스케줄링이 전력 소모에 미치는 관계를 이용함으로서 메모리의 작동 모드를 최대한 활용하는 문제에 대한 해결책을 제시한다. 기존의 방법에서는 (1) 제한된 레지스터 조건을 만족함과 (2) 효율적인 메모리 접근 모드 (예: 페이지, 버스트 모드) 활용 등을 후반부의 별개 작업으로 고려한 반면, 본 제안한 방법은 (1)과 (2) 두 요소를 메모리 접근 코드 스케줄링에 긴밀히 결합시켜 전력 소모를 효과적으로 줄이고자 하였다. 벤치마크를 사용한 실험에서 우리가 제안한 방법을 사용하면, 기존의 일방적 우선순위를 기반으로 한 그리디 방식보다 평균 $32.13\%$ 더 적은 전력 소모를 가짐을 입증하였다.
SSD는 제자리 덮어쓰기가 안되기 때문에 가비지 컬렉션 연산을 수행한다. 가비지 컬렉션은 동작 시간이 긴 삭제 연산과 유효페이지 복사 연산이 자주 발생하여 SSD의 Active Time을 길게하고 전력소모를 증가시킨다. 본 논문에서는 SSD에서 입력데이터와 일치하는 무효데이터를 재활용함으로써 가비지 컬렉션 횟수를 줄이고, 기존 방법과 비교하여 소모된 전력량을 측정하였다. 무효데이터 재활용 기법을 사용할 때 활성시간의 전력소모가 약 32% 감소했고 전체 전력소모량은 약 17% 감소함을 확인했다.
본 논문에서는 GHz 대역에서 동작하며 소모전력이 적은 동적 D-flipflop을 제안한다. 제안하는 D-flipflop은 두 가지 측면의 장점을 제공한다. 첫째, 클럭 입력을 갖는 PMOS 트랜지스터의 개수를 줄여 기존회로와 동일한 면적하에서도 고속 동작을 할 수 있다. 둘째, 클럭 업력을 갖는 NMOS 트랜지스터 공유에 의하여 glitch를 줄이고 소모전력을 낮출 수 있다. 제안하는 D-flipflop의 성능 비교를 위하여 기존회로와 동일한 면적의 레이아웃 회로에서 소모전력 및 최대동작주파수의 측정실험을 한다. 제안하는 회로의 응용 예로 고속 prescaler에서 동일한 방법의 특성실험을 한다. 성능분석결과 기존 회로에 비하여 동작속도와 전력소모 측면에서 우수한 성능을 나타냄을 확인하였다.
본 논문에서는 IEEE 802.15.4 MAC 프로토콜을 사용하는 스타 센서 네트워크에서 각각의 센서 노드에서 소모되는 전력을 분석 파라미터별로 연관성과 전력소모에 미치는 영향을 분석하였다. 성능분석을 위하여 데이터 전송과정에 소요되는 시간과 평균 송수신 전력랑으로 센서 노드 전력소모랑을 수식으로 전개하였으며, CSEM에서 제작한 WiseNET 시스템 측정값을 활용하였다. 모의실험결과 단일 센서 네트워크보다 10개의 센서 노드로 이루어진 센서 네트워크에서 전력소모가 평균 20% 증가 했으며, 비콘 신호 주기가 0.1초일 때 up-link가 down-link 보다 평균 2.5배 전력소모가 많았다. 비콘 신호 주기가 1초일 때 센서 노드 수가 100개로 증가하거나, 센싱 데이터가 100 byte로 증가하면 전력소모량이 약 2.3배 증가 하였으며, 868/915 MHz가 2.4 GHz보다 $6{\sim}12$배 전력소모량이 많았다.
본 논문에서는 리눅스 기반 임베디드 시스템 상에서 하드웨어적으로 측정된 소모 전력 데이타를 기반으로 보다 효율적인 분석 기능을 제공하기 위한 소프트웨어 프로버를 설계하고 구현한다. 제안된 소프트웨어 프로버는 타겟 시스템에 모듈형태로 포함되어 전력 데이타를 수집하고, 하드웨어적으로 측정된 시간별 소모전력 데이타와의 동기화를 통하여 유저 어플리케이션 내의 유저 함수 흑은 커널함수 중에서 전력소모가 많은 부분을 찾는 기능을 제공한다. 또한, 구현된 소프트웨어 프로버의 유용성을 타겟 시스템 상에서 유저 어플리케이션 실행을 통하여 검증하였다.
본 논문은 머신 기술 언어를 이용하여 전력 소모가 최소화된 임베디드 코어 자동 생성 시스템의 설계에 대해 기술한다. 머신 기술 언어를 사용하여 어플리케이션에 적합한 임베디드 코어를 빠른 시간에 설계하기 위해 어플리케이션 실행시 동적 전력 소모가 최소화된 코어를 생성하는 시스템을 구축하였다. 제안된 시스템은 각 인스트럭션의 파이프라인 스테이지의 행위 정보로부터 파이프라인 해저드를 찾아내며 처리하는 능력을 가진 임베디드 코어를 생성한다. 생성된 코어는 파워 소모가 최소화되게 만들어져 있다. 자동 생성 시스템의 검증을 위해 ARM9, MIPS R3000에 대해 SMDL로 기술하고 전력 최적화 과정을 거쳐 HDL 코드를 자동 생성하였으며, 어플리케이션에 대해 시뮬레이션을 수행하여 소모되는 전력을 측정하였다. 실험 결과로 생성된 프로세서는 정확한 동작을 수행하였고, 어플리케이션과 생성된 코어에 따라 동적 전력 소모가 $20%{\sim}40%$ 줄어드는 것을 확인하였다.
소형의 이동 컴퓨터 시스템이 발전하면서 프로세서의 전력 소모(energy dissipation)가 중요한 이슈가 되고 있다. 현재 대부분의 프로세서들은 성능 향상을 위해 캐쉬를 사용하고 있고 이것은 프로세서내의 많은 비율의 전력을 소모한다. 따라서 저 전력 프로세서를 설계하기 위해서는 내장 캐쉬(on-chip cache)의 전력 소모를 줄이는 것이 중요하다. 본 논문은 캐쉬 대체 전략으로 현재 많이 사용되는 LRU(Least Recently Used) 방식을 LFU(Least Frequently Used), LFUT(LFU with Threshold), FIFO(First In First Out) 방식과 관련 효율적 측면에서 비교 분석 한다.
본 연구는 센서 네트워크용 운영체제인 TinyOS의 메시지 길이를 효율적으로 관리하여 저전 손실을 줄인 센서 네트워크의 연구이다. 센서 네트워크에서 가장 큰 전력 손실을 가져오는 부분은 RF통신 부분이라 할 수 있다. 메시지의 길이에 따라 길이가 길면 더욱더 통신 시간이 길어지므로 전력 손실은 커질 것이다. 이와 같은 토픽에 따라 메시지의 길이를 줄여 줌으로써 RF통신에 이용되는 전력을 줄여 보고자 하는 것이다. 사용된 시뮬레이터는 TinyOS에서 자체 제공 되는 TOSSIM을 이용 하였으며 MCU가 데이터를 처리하는데 소모되는 전력과 RF 통신에 따라 소모되는 전력을 나타내었다. 시뮬레이션을 통해 메시지의 길이가 줄어들면 전력 소모가 줄어드는 것을 확인 할 수 있었다. 더 나아가 거리간의 차이에 의한 전력 소모량도 연구 되어야 할 것이다.
무선센서네트워크를 위한 무선센서노드는 한정된 전력원을 이용하여 수천에서 수만시간의 동작을 가능하게 해야하므로 초저전력 (Ultra Low Power: ULP) 소모가 매우 중요한 설계 요구조건이 된다. 이를 위해 센서노드의 동작 주기(Duty Cycling)를 제어하는 기법이 전체 전력소모를 줄이는 매우 중요한 기술로 사용되고 있다. 회로의 전력 소모 감소를 위한 몇 가지 중요한 기술에는 회로적으로는 전류 재사용기술과 송수선기 구조로는 Super-regenerative 구조와 On-Off Keying 송수신기 구조가 있다. 또한 ULP Radio가 휴면모드에도 Wake-up을 가능하게 하기 위해서는 초저전력 클락 발생기 회로가 1${\mu}W$이하의 전력소모로 구현할 수 있어야 한다. 이러한 사항들을 적절히 고려함으로써 초저전력 CMOS Radio를 구현할 수 있다.
최근 인터넷의 발달과 더불어, 멀티미디어 네트워크 서비스가 크게 활성화됨에 따라서 해당 정보를 저장하는 저장 장치의 크기가 기하급수적으로 늘고 있으며, 서버에서의 전력 소모 문제가 큰 이슈로 대두되었다. 서버 구성 요소 중에 디스크와 같은 저장장치가 전력 소모에 큰 부분을 차지하고 있으며, 이를 감소시키기 위해 디스크는 여러 모드를 지원하며, 그 중 저전력 모드에서 소비되는 전력이 다른 모드에 비해서 훨씬 적다. 본 논문에서는 클러스터 비디오 서버에서 최대한 많은 디스크를 저전력 모드로 동작하게 하는 캐슁(caching) 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 클러스터 별로 캐쉬를 할당하여, 할당된 캐쉬 크기에 따라서 각 클러스터에서 소모되는 디스크 이용률과 전력을 분석한다. 이에 기반하여, 전체 클러스터에서 소모되는 전력을 최소화하는 새로운 캐슁 알고리즘을 제안하며 시뮬레이션을 통해 해당 기법의 효용성을 분석한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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