본 논문은 상위 레벨 합성 과정에서 DSP와 같은 회로를 대상으로 전력소모를 최소로 하는 스케줄링 및 자원할당 알고리즘을 제안한다. 본 논문에서는 스케줄링 시의 저 전력 설계는 리스트 스케줄링 방법을 이용한다. 그리고 자원공유를 통하여 자원할당 시 입력을 재 사용할 수 있는 가능성을 증가시킨다. 스케줄링 후 자원할당 방법은 두 입력 사이의 평균 해밍 거리와 교환동작을 계산한 결과값을 고려하여 전력 함수를 이용한다. 먼저 두 연산자 사이의 평균 해밍 거리를 계산한 후 입력 값에 대한 교환동작을 구하며, 입력 값의 비트 패턴을 이용하여 전력 값을 구한다. 자원 할당 과정은 제어 단계를 한 단계 씩 증가시키면서 각 제어 단계에서 할당 될 수 있는 모든 경우들에 대하여 평균 해밍 거리가 가장 적고 전력 함수에 의한 전력이 가장 적게 소비되는 연산자를 할당한다. 기존 방법과 비교했을 때 그 수행속도는 사용하는 연산자의 개수와 최다 제어 단계에 따라서 빨라진다. 그리고 소모하는 전력이 6%에서 8%까지 감소효과가 있었다.
최근 가정 혹은 사무실과 같은 장소에서 DVD 플레이어. 셋탑박스, MP3 플레이어 등 많은 임베디드 시스템들을 볼 수 있다. 임베디드 시스템(embedded system)이 점점 많은 분야에서 사용됨에 따라 시스템 운영을 위한 임베디드 소프트웨어들도 각 분야에 맞는 다양한 구조와 기능들이 필요하다. 하지만, 한정된 시간에 다양한 구조와 기능들을 구현해야 하는 소프트웨어 개발은 큰 어려움이 따른다. 이러한 소프트웨어 개발을 좀 더 빠르고 쉽게 하기 위해 프로파일링, 디버거 등의 도구들이 등장했다. 그 중 디버거는 개발 기간 단축을 위한 필수적인 도구이다. 기존의 디버거는 모든 변수에 대한 모니터링으로 생기는 오버헤드와 디버거 모듈을 삽입함으로써 많은 자원을 소비하는 문제가 발생한다. 한정된 자원을 사용하는 임베디드 시스템에서의 불필요한 자원소비와 복잡한 처리 등은 프로그램 강제 종료, 시스템 오작동 등의 큰 문제를 발생시키는 요인이 된다. 본 논문에서는 이와 같은 문제 해결을 위해 사용자가 원하는 변수만을 모니터링 하여 자원소모를 최소화할 수 있는 모니터링 센서 기법과 실행시간 중에 모니터링 대상을 변경하여 빠른 디버깅을 지원 하는 디버깅 레벨 기법을 제안한다.
본 논문은 상위 레벨 합성에서의 레지스터와 자원 할당 과정의 스위치 동작 최소화를 통한 저 전력 데이터 패스 할당 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 스케줄링된 CDFG를 입력으로 할당 과정에서 전력 최소화를 수행한다. 알고리즘은 레지스터 할당과 자원 할당 과정을 나누어 수행한다. 레지스터 할당 알고리즘은 기능 장치내의 불필요한 스위칭 동작을 제거하고 멀티플렉서의 수를 최소화한다. 자원 할당 과정은 스위칭 동작을 최소화할 수 있는 연산자의 순서를 선택한다. 본 논문에서 제안하는 알고리즘과 genesis-lp 상위 레벨 합성시스템을 벤치마크를 이용한 비교 실험결과 평균 15.3%의 전력 감소효과가 있다.
본 논문은 시간 제약 조건하에서의 모듈 선택 재사용을 이용한 CPLD 저전력 기술 매핑을 제안한다. 일반적인 상위 수준 합성에서의 스케줄링은 실제적인 라이브러리의 복잡한 재사용을 허용하지 않는다. 반면 제안한 알고리즘은 주어진 사용자 정의 모듈을 실제적인 RT 라이브러리 모듈 재사용과 공유된 자원에서의 스위치 활동의 자원 공유하여 스케줄링을 수행한다. 스케줄링은 체이닝과 멀티사이클링을 이용해 다양한 상위 레벨 벤치마크의 환경에서 최적의 스케줄링의 결과를 얻는다. 스케쥴링의 결과 재사용된 자원은 CPLD 저전력 기술 매핑 알고리즘을 이용하여 저전력으로 회로를 구현한다.
본 논문은 시간 제약 조건 하에서의 모듈 선택 재사용을 이용한 전력 감소 스케줄링을 제안한다. 일반적인 상위 수준 합성에서의 스케줄링은 실제적인 라이브러리의 복잡한 재사용을 허용하지 않는다. 반면 제안한 전력 감소 스케줄링에서는 주어진 사용자 정의 모듈을 실제적인 RT 라이브러리 모듈 재사용과 공유된 자원에서의 스위치 활동의 자원 공유함으로써 설계의 생산성 및 소비 전력을 줄이는데 효율적으로 접근할 수 있다. 또한 비교 실험에서 스케줄링 기법인 체이닝과 멀티사이클링을 이용해 다양한 상위 레벨 벤치마크의 환경에서 최적의 스케줄링의 결과를 얻는다.
일반적인 네트워크 모니터링은 네트워크상의 패킷을 캡쳐하여 분석함으로써 네트워크의 현재 상태정보 및 네트워크 문제 파악 등에 필요한 여러 가지 정보를 수집한다. 그러나 이러한 모니터링 방법은 패킷을 캡쳐하여 분석하는 데에 시스템 자원을 적지 않게 사용함으로써 모니터링이 시스템 성능에 끼치는 영향이 무시할 수 없는 수준까지 커지는 상황이 발생한다. 본 논문에서는 일반적으로 사용되는 패킷 캡쳐 방법이 아닌 Linux Kernel 레벨에서 패킷 분석을 수행함으로써 네트워크 모니터링을 통하여 미치게 되는 시스템 부하를 줄일수 있는 네트워크 모니터링 시스템을 개발 할 수 있도록 환경을 제공하는 Linux Kernel 기반의 네트워크 모니터링 방법론에 대하여 논한다.
온라인 데이터 스트림에 대한 부분 공간 클러스터링은 데이터 공간 차원의 모든 부분 집합을 검사해야 하므로 많은 양의 메모리 자원을 필요로 한다. 유한한 메모리 공간에서 데이터 스트림에 대한 클러스터들의 지속적인 변화를 추적하기 위해 본 논문에서는 메모리 자원을 효과적으로 사용하는 격자기반 부분 공간 클러스터링 알고리즘을 제안한다. n차원 데이터 스트림이 주어지면 각 차원 데이터 공간에 있는 데이터 항목의 분포 정보를 격자셀 리스트에 의해 모니터링 된다. 첫번째 레벨의 격자셀 목록에서 데이터 항목의 빈도가 높아 단위 격자셀이 되면 해당 격자셀로부터 모든 가능한 부분 공간의 클러스터를 찾기 위해 다음 레벨의 격자셀 리스트를 자식 노드로 생성한다. 이와 같이 최대 다차원 n레벨의 격자셀 부분 공간 트리가 구성되고, k차원의 부분 공간 클러스터는 부분 공간 격자셀 트리의 k레벨에서 찾을 수 있다. 실험을 통해서 제안하는 방법이 기존 방법만큼 정확도를 유지하면서, 밀집 공간만 확장하여 컴퓨팅 자원을 보다 효율적으로 사용하는 것을 확인하였다.
스케줄링은 CDFG 내의 각 연산에 우선순위 관계를 유지하면서 연산이 수행될 제어스텝을 할당하는 과정으로 합성된 하드웨어의 성능에 직접적인 영향을 미치는 중요한 단계이다. 본 논문에서는 자원제한 스케줄링 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 주어진 그래프를 분석하여 연산유닛의 개수를 결정하고 이에 따라 각 연산을 제어스텝에 할당한다. 스케줄링 과정 중에 상대적으로 부족한 연산유닛과 여유 있는 연산유닛을 구별하여 연산유닛의 수를 조절한 후 반복적으로 성능개선을 시도하게 된다. 제안된 알고리즘의 성능을 평가하기 위하여 모의실험을 수행하였고 그 결과는 기존의 방법들에 비해 우수함을 알 수 있었다.
최근 가정, 자동차, 사무실등 많은 장소에서 임베디드 장치를 쉽게 찾아볼 수가 있다. 이렇듯 많은 분야에서 임베디드 장치가 사용됨에 따라 임베디드 시스템 제조업자들은 보다 빠른 시간에 많은 분야에 적용 가능한 임베디드 소프트 웨어를 개발해야 하는 어려움이 생겼다. 이러한 어려움은 소프트웨어 개발시간을 줄일 수 있도록 도와주는 개발환경의 필요성을 증가시켰다. 개발도구 중 디버깅도구는 개발시간의 대부분을 차지하는 디버깅 과정을 도움으로써 개발시간 단축이 큰 역할을 한다. 기존 디버깅도구는 모든 변수에 대한 데이터 추출을 하기 위하여 자원사용량과 처리량을 증가 시킴으로써 많은 부하를 발생시킨다. 이에 모니터링에 의한 부하를 최소화하기 위하여 변수 값을 추출하기 위한 모니터링 센서 기법과 실행시간 중 모니터링 대상을 변경하기 위한 디버깅레벨기법을 사용하여 소프트웨어의 내부 변수가 동작하면서 발생되는 오류를 검출할 수 있는 임베디드 모니터링 시스템을 설계 및 개발하였다. 하지만 실행시간 모니터링 중에 센서의 동작과정에 따르는 부하로 인하여 정확하지 않은 데이터를 추출할 수 있는 문제점이 발생되었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 센서의 수행과정을 최소화하도록 센서 처리 구조를 변경하고 최적화된 센서 구조의 실행시간을 줄이기 위해 비트마스킹 기법을 사용한다.
비용대비 작업 처리의 효율을 위해서는 사용자들의 작업 요구사항에 적절한 자원을 선택하고 요구 작업을 적절한 할당된 자원에 스케쥴링하는 플랫폼이 필수적이다. 또한 이러한 플랫폼은 사용자의 SLA 에 따라 작업 처리 기한 안에 요구 비용 이내로 작업을 처리할 수 있도록 결정을 내릴 수 있어야 하고 요구 작업량의 변화에 따라 즉각 대응을 하기 위하여 실시간적인 결정을 내릴 수 있어야 한다. 이러한 복잡한 결정 사항들을 최적 판단으로 대신 처리해주는 미들웨어로 클라우드 자원 브로커 시스템을 사용할 수 있다. 클라우드 자원 브로커 시스템은 작업 스케쥴링과 자원 프로비저닝 등이 가격, 처리시간에 중요한 선택 및 수행을 한다. 기존의 많은 논문들에서의 작업 스케줄링은 다중 테넌트 정책의 클라우드가 제공하는 사용자들간의 가상 머신 독립에 초점을 두어 하나의 가상 머신이 하나의 작업에 한정되도록 처리하는 방식이었다. 이는 병렬화의 정도가 낮은 어플리케이션의 경우 시스템 활용률이 낮아 자원 활용율이 떨어진다. 이를 다수의 작업을 멀티 태스킹, 멀티 스레드의 방법으로 하나의 가상 머신에서 처리하도록 하여 스레드 레벨 병렬화의 이점을 이용해 자원 이용률을 높임으로 효율을 높이고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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