• Title/Summary/Keyword: Scratch-Pad Memory

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Implementation of A Low-Power Embedded System via Scratch-pad Memory Compression (스크래치 패드 메모리의 압축을 통한 저전력 임베디드 시스템의 구현)

  • Suh, Hyo-Joong
    • The KIPS Transactions:PartA
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    • v.15A no.5
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    • pp.269-274
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    • 2008
  • Recently, lots of embedded processors which can run streaming multimedia with high resolution display are introduced. Among the applications running on these embedded processors, real-time audio streaming is one of the applications that suffer from the lack of energy and memory space. In this paper, we propose a novel data compression method on scratch-pad memory, which saves both useful space on the scratch-pad memory and energy. We have implemented the data compression scheme on the GDM1202 real-time audio streaming processor, and the performance results show that we obtained 13.3% energy saving while maintaining comparable application performance to that of the non-compression case.

Code Transformation Techniques for Scratch-Pad Memory (Scratch-Pad Memory를 위한 코드 변환 기법)

  • 문대경;이재진
    • Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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    • 2004.10a
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    • pp.577-579
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    • 2004
  • 전원을 전적으로 배터리에 의존하는 모바일 임베디드 시스템은 배터리 용량의 한계 때문에 효율적인 에너지의 사용이 매우 중요하다. 특히 memory subsystem은 전체 system에서 소모되는 에너지에서 큰 비중을 차지한다. 이 논문은 성능 면에서 cache의 대안이 되고, cache보다 간단한 구조 때문에 전력소모가 훨씬 적은 on-chip scratch-pad memory(SPM)를 효율적으로 이용할 수 있는 소스 코드 변환 방법 및 SPM 관리방법을 제안한다. 각 함수 단위로 코드 변환을 하며, 어떤 변수를 SPM에 할당하기 위한 소스코드 변환을 했을 때, 소스코드 분석만으로 알 수 있는 변수의 정적인 참조 횟수를 가중치로 고려하여, 코드 변환 후 메모리 참조에 의한 실행 시간과 에너지 소모를 계산하고 이를 바탕으로 SPM에 할당한 변수를 결정한 다음 실제 그 코드 변환을 적용한다. 제안된 코드 변환은 컴파일러에 의해 자동화 될 수 있다. 10개의 임베디드 벤치마크 프로그램을 이용하여 본 논문에서 제안하는 방법의 성능 평가를 한 결과, 실행 시간은 평균 23% 향상되고 에너지 소모는 평균 49% 감소함을 알 수 있다.

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Dynamic Code Placement Techniques for Scratch-Pad Memory (Scratch-Pad 메모리를 위한 동적 코드 배치 기법)

  • Kim Chihun;Jang Choonki;Lee Jaejin;Min Sang Lyul
    • Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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    • 2005.07a
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    • pp.784-786
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    • 2005
  • SPM (Scratch-Pad Memory)을 위한 코드 배치 기법과 demand paging기법을 Post pass optimizer를 사용하여 구현한다. 코드 배치 문제는 ILP (Integer Linear Programming) 문제로 변환하여 해결한다. 최적 화기는 ILP 해답의 질을 높이기 위해 응용 프로그램의 프로파일 정보를 사용하고, 코드로부터 natural loop을 추출한다. 또한 SPM을 사용하여 demand paging을 할수 있도록 추가 코드를 삽입한다. 이 기법을 사용해 6개의 내장형 응용 프로그램을 실험하였고, 프로그램 크기의 $20\%$에 해당하는 SPM에 대해 전력 소모는 $75.9\%$로 감소하였고 성능은 $54.5\%$ 증가하였다.

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Scratchpad Memory Architectures and Allocation Algorithms for Hard Real-Time Multicore Processors

  • Liu, Yu;Zhang, Wei
    • Journal of Computing Science and Engineering
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    • v.9 no.2
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    • pp.51-72
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    • 2015
  • Time predictability is crucial in hard real-time and safety-critical systems. Cache memories, while useful for improving the average-case memory performance, are not time predictable, especially when they are shared in multicore processors. To achieve time predictability while minimizing the impact on performance, this paper explores several time-predictable scratch-pad memory (SPM) based architectures for multicore processors. To support these architectures, we propose the dynamic memory objects allocation based partition, the static allocation based partition, and the static allocation based priority L2 SPM strategy to retain the characteristic of time predictability while attempting to maximize the performance and energy efficiency. The SPM based multicore architectural design and the related allocation methods thus form a comprehensive solution to hard real-time multicore based computing. Our experimental results indicate the strengths and weaknesses of each proposed architecture and the allocation method, which offers interesting on-chip memory design options to enable multicore platforms for hard real-time systems.

Two-Level Scratchpad Memory Architectures to Achieve Time Predictability and High Performance

  • Liu, Yu;Zhang, Wei
    • Journal of Computing Science and Engineering
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    • v.8 no.4
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    • pp.215-227
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    • 2014
  • In modern computer architectures, caches are widely used to shorten the gap between processor speed and memory access time. However, caches are time-unpredictable, and thus can significantly increase the complexity of worst-case execution time (WCET) analysis, which is crucial for real-time systems. This paper proposes a time-predictable two-level scratchpad-based architecture and an ILP-based static memory objects assignment algorithm to support real-time computing. Moreover, to exploit the load/store latencies that are known statically in this architecture, we study a Scratch-pad Sensitive Scheduling method to further improve the performance. Our experimental results indicate that the performance and energy consumption of the two-level scratchpad-based architecture are superior to the similar cache based architecture for most of the benchmarks we studied.

Development of an Embedded Bluetooth Audio Streaming Solution on SoC Platform (SoC 플랫폼 상에서 임베디드 블루투스 오디오 스트리밍 솔루션 개발)

  • Kim, Tae-Hyoun
    • The KIPS Transactions:PartA
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    • v.13A no.7 s.104
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    • pp.589-598
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    • 2006
  • In this paper, we describe the development and optimization of an embedded Biuetooth solution on an SoC platform for real-time audio streaming over a Bluetooth wireless link. The solution includes embedded Bluetooth protocol stack and profile simplemented on a virtual operating system for portability, and other optimization techniques to fully exploit the benefits of multimedia-oriented SoC. The optimization techniques implemented in this paper are memory access minimization by using on-chip scratch pad memory, codec library optimization with DSP and parallel memory access instruction set, and dynamic audio quality adjustment regarding current wireless link status. Experimental results show that the optimized solution presented in this paper can support high-qualify audio streaming without the support of external memory.