가상 메모리 시스템은 다중 프로그래밍의 정도를 높이고 효율적으로 주기억 장치를 관리하는 장점을 제공해 주지만 예측할 수 없는 지연을 발생시키는 문제점을 가지고 있다. 따라서 가상 메모리 시스템은 시간 제약이 엄격한 경성 실시간 시스템에서 사용하기에 부적합하며, 시간 제약이 완화된 멀티미디어 분야에서도 태스크의 제한 시간 실패율을 높이는 원인을 제공함으로써 멀티미디어 서비스 품질을 저하시키고 있다. 본 논문에서는 동적으로 태스크가 유입되는 범용 시스템 환경에서 가상 메모리 시스템이 멀티미디어 태스크에 미치는 영향을 분석하고. 멀티미디어 태스크의 제한 시간 실패율을 최소화할 수 있는 메모리 관리 방법을 제시하였다. 본 논문에서는 동적으로 유입되는 태스크의 페이지 폴트를 제한된 비율로 유지시키는 기법을 사용하며. 이를 통해서 부하를 분산시키고. 결과적으로 멀티미디어 응용이 원활히 수행될 수 있도록 하였다.
본 논문에서는 이동 컴퓨터 등에서 사용되는 플래시 메모리 관리를 위해 새로운 순위별 지움 정책을 제안하고 성능평가를 실시한다. 지움 정책의 일반적인 역할은 플래시 메모리 공간의 어디를 언제 지울 것인가를 결정한다. 제안된 순위별 지움 정책은 지우는 비용과 한정된 지움 회수를 고려하여 지우는 공간과 시간을 결정함으로써 플래시 메모리의 수명을 최대한 연장하고 플래시 메모리 접근 및 관리의 성능을 항상 시킨다. 제안된 방법은 기존의 방법에 비해 저장 연산 수행에서 10%$\sim$50%의 성능 향상을 보인다.
비휘발성 메모리인 플래시 메모리는 가볍고, 전력 소비가 적으며, 충격에 대한 저항이 강한 특징이 있다. 그러나 플래시 메모리는 세그먼트당 삭제 횟수가 최악의 경우 10만 번 정도로 제한된다는 단점이 있어서, 만약 삭제가 특정 세그먼트에 집중된다면 전체 수명이 단축되게 된다. 하지만, 플래시 메모리의 모든 세그먼트가 골고루 사용된다면 수명을 연장시킬 수 있다. 이를 위해 저장되는 자료의 유형을 파악하여 Hot, Cold 그리고 Lukewarm 이라는 그룹별로 분리해서 관리한다. 단순한 분리는 사용 횟수의 양극화를 가져오지만, 양극화된 세그먼트에 반대 유형의 자료를 할당하고 관리하면 전체 세그먼트의 사용률을 균등하게 할 수 있다. 이를 위해, 쓰기와 클리닝 작업 외에 양극화의 패턴을 통해 유형을 결정해주는 루틴을 포함하였다.
최근에는 자원이 제한적인 시스템을 위한 embedded JVM 환경에서 자바 응용 프로그램을 수행할 때 embedded JVM 의 성능에 따른 performance 뿐만 아니라 에너지 소비를 줄이는 일이 크게 대두되고 있다. 메모리에서 사용되는 에너지는 메모리에 접근할 때마다 소비되는 dynamic energy와 메모리에 파워가 들어와 있을 때 항상 소비되는 leakage energy 로 구분할 수 있다. embedded 환경을 고려하지 않았던 이전에는 leakage energy 가 중요한 부분으로 인식되지 않았지만, 현재는 dynamic energy 못지 않게 중요한 부분으로 인식되고 있다. 본 논문에서는 Banked Memory System을 사용하는 임베디드 JVM의 환경하에서 leakage energy를 효과적으로 줄일 수 있는 KVM의 힙 메모리 관리체계를 설계하였다.
고성능, 고화질의 스마트폰 보급에 따라 어플리케이션 역시 고화질의 이미지를 포함하는 등 점점 중량화 되는 추세를 보이고 있다. 하지만 모바일 단말기의 특성 상 메모리 및 성능 제약 등 다양한 제약이 존재하는데, 따라서 어플리케이션 개발의 기반이 되는 단말기 운영체제 및 시스템에 대한 분석 및 고려가 효율적인 개발에 있어 무엇보다 중요하게 작용된다. 특히 자바를 기반으로 한 안드로이드 시스템의 경우, 비트맵 이미지 등 이미지 관련 자원들에 대한 메모리 사용에 제약이 크기 때문에 이러한 제약 사항 내에서 반응 속도 등 어플리케이션의 질을 높일 수 있는 효과적인 메모리 관리 및 활용 기법이 필요시 된다. 본 논문에서는 이를 위해 안드로이드 시스템 상의 메모리 제약과 관련 된 문제점을 분석하고, 이러한 문제점을 고려하여 어플리케이션 내에서 가장 효과적으로 이미지 관련 자원들을 처리하고 개발할 수 있는 메모리 관리 기법을 제시하였다. 이러한 기법을 통해 제한 된 메모리상에서 고화질의 이미지 자원 등을 효과적으로 다룰 수 있었고, 어플리케이션의 반응 속도 역시 효과적으로 높일 수 있었다.
낸드 플래시 메모리(NAND Flash Memory)는 컴퓨터 시스템의 대용량 저장장치를 위한 소자로써, 대용량화의 주요 원인으로는 메모리 셀(Cell) 당 저장할 수 있는 비트 수를 증가시킴으로써 집적도를 증가시킨 것이다. 그러나, 이러한 집적도의 증가는 에러의 증가를 가져와서 저장장치에서 가장 중요한 신뢰성이 급격하게 저하하는 요인이며, 저장장치의 생명주기(Lifetime)을 감소시키게 된다. 기존에 낸드 플래시 메모리 저장장치의 Lifetime을 증대시키기 위해서 P/E cycle을 고려하여 데이터 영역의 일부를 점점 더 ECC 영역으로 변경시키는 방식을 적용한 바가 있다. 이러한 방식은 데이터 영역의 감소로 인한 저장장치 내에서 관리되는 호스트-플래시 간 데이터 관리 크기의 미스매치로 인한 여러 가지 오버 헤드를 생성한다. 본 연구에서는 P/E cycle에 따른 데이터 영역의 ECC 영역으로의 전환을 통한 Lifetime을 증가시키는 방식에 있어서, 오버헤드를 줄이기 위한 캐쉬 관리 구조 및 매핑 관리 구조에 대한 설계를 진행하였다. 이러한 설계를 낸드 플래시 메모리 기반 저장장치에 적용할 경우, LifeTime을 증대시키기 위해서 ECC를 데이터 영역으로 확장하는 방식을 사용할 때 저하될 수 있는 일반 읽기 및 쓰기의 성능 저하를 어느 정도 감소시켜줄 수 있을 것으로 기대한다.
본 논문에서는 대용량 메모리 데이타 처리를 위한 범용 하드웨어 기반의 원격 메모리 시스템을 제안한다. 느린 디스크와 상대적으로 대단히 빠른 접근 속도를 보장하는 메모리 사이에 존재하게 되는 새로운 메모리 계층을 구현하기 위해, 본 논문에서는 다수의 일반적인 범용 데스크탑 PC들과 원격 직접메모리 접근 (이하 RDMA) 기능이 가능한 고속 네트워크를 최대한 활용하였다. 제안된 새로운 계층의 메모리는 합리적인 응답시간과 용량을 제공함으로서 비교적 적은 양의 성능 부담으로서 대용량의 메모리 상주 데이타베이스를 구동할 수 있게 되었다. 제안된 원격 메모리 시스템은 원격 메모리 페이지들을 관리하게 되는 원격 메모리 시스템과, 원격 메모리 페이지의 교체를 관리하게 되는 원격 메모리 페이저로 구성되어 있다. 범용으로 쓰이는 MySQL과 같은 데이타베이스를 이용한 TPC-C 실험 결과로 볼 때 제안된 원격 메모리 시스템은 일반적인 대용량 메모리 데이타 처리 시스템에서 요구하는 다양한 요구조건을 만족시킬 수 있을 것이라 생각된다.
리눅스 커널을 VMM(Virtual Machine Monitor)로 만들어 주는 KVM의 메모리 관리 기법을 분석한다. Xen과의 차이점과 KVM의 구조를 알아보고 KVM에서의 메모리 관리 기법에 대해 분석하였다. 또한 CPU의 가상화 기능인 Intel VT-x가 어떻게 적용되었는지 분석한다.
현재 많은 임베디드 SoC(System-On-Chip)에는 캐시 메모리의 단점을 보완하기 위해 온-칩(On-Chip) SRAM, 즉, SPM(Scratchpad Memory)를 내장하고 있으며 SPM은 그 특성상 캐시 메모리와 달리 소프트웨어가 직접 관리해야 한다. 본 논문에서는 NUMA를 지원하는 Linux 상에서 이식성이 높으면서 단순하게 구현할 수 있는 SPM 관리 방법을 제안한다.
최근 소셜 미디어의 성장과 디지털 기기의 활용이 증가함에 따라 기하급수적으로 데이터가 급증하고 있다. 기존 디스크 기반 분산 파일 시스템은 I/O 처리 비용 및 병목 현상으로 인해 데이터 처리나 데이터 접근 성능에 한계가 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 메모리에 데이터를 관리하는 캐시 기법이 활용되고 있다. 본 논문에서는 분산 메모리 환경에서 부하 분산을 처리하기 위한 캐시 관리 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 노드의 메모리의 크기가 서로 상이한 환경에서 메모리 크기에 따라 데이터를 분배하고 노드의 부하가 발생할 경우 핫 데이터를 재분배한다. 또한, 캐시 항목의 재사용 가능성, 사용 빈도수, 접근 시간을 고려한 캐시 교체 기법을 제안한다. 성능 평가를 통해 제안하는 분산 캐시 기법이 기존에 캐시 관리 기법에 비해 우수함을 입증한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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