• Journal of KIISE:Computer Systems and Theory
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• v.26 no.9
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• pp.1083-1095
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• 1999

최근 처리기와 입출력 시스템의 속도 차이가 점점 커짐에 따라 버퍼 캐쉬의 효율적인 관리가 더욱 중요해지고 있다. 버퍼 캐쉬는 블록 교체 정책과 선반입 정책에 의해 관리되며, 각 정책은 버퍼 캐쉬에서 블록의 가치 즉 어떤 블록이 더 가까운 미래에 참조될 것인가를 결정해야 한다. 블록의 가치는 응용들의 블록 참조 패턴의 특성에 기반하며, 블록 참조 패턴의 특성에 대한 정확한 분석은 올바른 결정을 가능하게 하여 버퍼 캐쉬의 효율을 높일 수 있다. 본 논문은 각 응용들의 블록 참조 패턴에 대한 특성을 분석하고 이를 자동으로 발견하는 기법을 제안한다. 제안된 기법은 블록의 속성과 미래 참조 거리간의 관계를 이용해 블록 참조 패턴을 발견한다. 이 기법은 2 단계 파이프라인 방법을 이용하여 온라인으로 참조 패턴을 발견할 수 있으며, 참조 패턴의 변화가 발생하면 이를 인식할 수 있다. 본 논문에서는 8개의 실제 응용 트레이스를 이용해 블록 참조 패턴의 발견을 실험하였으며, 제안된 기법이 각 응용의 블록 참조 패턴을 정확히 발견함을 확인하였다. 그리고 발견된 참조 패턴 정보를 블록 교체 정책에 적용해 보았으며, 실험 결과 기존의 대표적인 블록 교체 정책인 LRU에 비해 최대 57%까지 디스크 입출력 횟수를 줄일 수 있었다.Abstract As the speed gap between processors and disks continues to increase, the role of the buffer cache located in main memory is becoming increasingly important. The buffer cache is managed by block replacement policies and prefetching policies and each policy should decide the value of block, that is which block will be accessed in the near future. The value of block is based on the characteristics of block reference patterns of applications, hence accurate characterization of block reference patterns may improve the performance of the buffer cache. In this paper, we study the characteristics of block reference behavior of applications and propose a scheme that automatically detects the block reference patterns. The detection is made by associating block attributes of a block with the forward distance of the block. With the periodic detection using a two-stage pipeline technique, the scheme can make on-line detection of block reference patterns and monitor the changes of block reference patterns. We measured the detection capability of the proposed scheme using 8 real workload traces and found that the scheme accurately detects the block reference patterns of applications. Also, we apply the detected block reference patterns into the block replacement policy and show that replacement policies appropriate for the detected block reference patterns decreases the number of DISK I/Os by up to 57%, compared with the traditional LRU policy.

• The KIPS Transactions:PartA
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• v.13A no.2 s.99
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• pp.101-110
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• 2006

One of the most effective ways to improve cache performance is to exploit both temporal and spatial locality given by any program executional characteristics. This paper proposes a data cache with small space for low power but high performance on multimedia applications. The basic architecture is a split-cache consisting of a direct-mapped cache with small block sire and a fully-associative buffer with large block size. To overcome the disadvantage of small cache space, two mechanisms are enhanced by considering operational behaviors of multimedia applications: an adaptive multi-block prefetching to initiate various fetch sizes and an efficient block filtering to remove rarely reused data. The simulations on MediaBench show that the proposed 5KB-cache can provide equivalent performance and reduce energy consumption up to 40% as compared with 16KB 4-way set associative cache.

• Proceedings of the Korea Multimedia Society Conference
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• 2000.11a
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• pp.315-318
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• 2000

최근 휴대용 컴퓨터가 점점 소형화, 고성능화 되고 무선 액세스 기술이 향상됨에 따라 이동성에 대한 사용자의 요구가 증가하고 있다. 인터넷 상에서 이동성 제공을 위하여 네트워크 계층에서 호스트의 이동성을 제공하기 위한 연구로 IETF (Internet Engineering Task Force)에서 Mobile IP라는 프로토콜을 제안하였다. 본 논문에서는 기존 Mobile IP의 문제점을 분석하여 구성 요소의 기능을 재설계 함으로써 이동 노드가 접속점을 변경하는 핸드오버가 발생한 경우, 성능 향상을 위한 바인딩 캐쉬 서버의 도입과 지역 등록(Local Registration) 방안을 제안하였다. 바인딩 캐쉬 서버를 통해 이동 노드에 바인딩 경보를 관리하여 Macro Mobility를 지원하도록 하고, 인접 접속점으로의 핸드오버 시는 지역 등록으로 Micro Mobility를 가능하게 하였다 또한 바인딩 캐쉬 서버와 지역 등록 서버에 버퍼링 기능을 가지도록 하여 핸드오버 시 이를 포워딩함으로써 데이터 패킷의 손실을 방지하였다 제안한 방안은 전송 지연과 패킷 손실 측면에서 기존의 방안보다 우수한 성능을 나타내고, 효율적인 경로 설정이 가능하다.

• The Transactions of the Korea Information Processing Society
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• v.6 no.9
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• pp.2524-2532
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• 1999

In this paper, we present a new buffer pool management scheme designed for video type news objects to build a cost-effective News On Demand storage server for serving users requests beyond the limitation of disk bandwidth. In a News On Demand Server where many of users request for video type news objects have to be serviced keeping their playback deadline, the maximum numbers of concurrent users are limited by the maximum disk bandwidth the server provides. With our proposed buffer cache management scheme, a requested data is checked to see whether or not it is worthy of caching by checking its average arrival interval and current disk traffic density. Subsequently, only granted news objects are permitted to get into the buffer pool, where buffer allocation is made not on the block basis but on the object basis. We evaluated the performance of our proposed caching algorithm through simulation. As a result of the simulation, we show that by using this caching scheme to support users requests for real time news data, compared with serving those requests only by disks, 30% of extra requests are served without additional cost increase.

• Journal of KIISE:Computer Systems and Theory
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• v.27 no.5
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• pp.529-539
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• 2000

This paper proposes a prefetch-based disk buffer management algorithm, which we call W2R (Veighingjwaiting Room). Instead of using elaborate prefetching schemes to decide which blockto prefetch and when, we simply follow the LRU-OBL (One Block Lookahead) approach and prefetchthe logical next block along with the block that is being referenced. The basic difference is that theW2R algorithm logically partitions the buffer into two rooms, namely, the Weighing Room and theWaiting Room. The referenced, hence fetched block is placed in the Weighing Room, while theprefetched logical next block is placed in the Waiting Room. By so doing, we alleviate some inherentdeficiencies of blindly prefetching the logical next block of a referenced block. Specifically, a prefetchedblock that is never used may replace a possibly valuable block and a prefetched block, thoughreferenced in the future, may replace a block that is used earlier than itself. We show through tracedriven simulation that for the workloads and the environments considered the W2R algorithm improvesthe hit rate by a maximum of 23.19 percentage points compared to the 2Q algorithm and a maximumof 10,25 percentage feints compared to the LRU-OBL algorithm.

• Proceedings of the Korean Institute of Communication Sciences Conference
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• 2004.07a
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• pp.407-407
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• 2004

• Journal of KIISE:Computer Systems and Theory
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• v.26 no.2
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• pp.242-260
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• 1999

실시간 데이터압축 기법은 저장 시스템의 용량과 저장 시스템간의 대역폭을 동시에 증가시킴으로써 프로세서-메모리, 메모리-디스크간의 성능 격차를 줄이기 위한 새로운 대안으로 연구되어 왔다. 하지만 압축데이타를 복원하는데 소요되는 시간은 압축 기법의 장점을 상쇄시킬 만큼 큰 오버헤드로 작용한다. 본 논문에서는 이러한 복원 오베헤드를 줄이기 위해 선택적 압축 기법과 복원 오버헤드 감춤 기법들을 적용한 선택적 압축 메모리 시스템을 제안하고 선택적으로 압축된 데이터를 효과적으로 접근하기 위한 캐쉬 구조와 메모리 운용방법을 제시한다. 제안된 선택적 압축 메모리 시스템의 성능은 분석적 모델과 트레이스 구동 방식의 실험을 통해 평가된다. 실험 결과에 따르면 선택적 압축 메모리 시스템의 성능은 데이터의 압축율과 응용 프로그램의 데이터 접근 유형에 따른 압축 블록의 참조율 및 복원 오버헤드를 줄이기 위해 장착된 복원 버퍼의 접근 성공률에 따라 좌우됨을 알 수있다. 복원 버퍼는 대부분의 벤치마크 프로그램들에 대해서 기존의 복원 오버헤드를 70% 이상 줄여 주며 이 경우 일반적인 메모리 시스템에 비해 최대 20%까지의 성능 향상을 보인다. 뿐만 아니라 선택적 압축 기법은 평균 47% 의 데이터 이동시간의 감소와 10%의 온 칩 캐쉬 접근 실패 횟수의 감소 효과를 제공한다.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2000.10c
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• pp.47-49
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• 2000

버퍼 캐쉬의 관리를 위해 많은 교체 정책들과 선반입 정책들이 연구되어져 왔다. 그러나, GNU/Linux를 포함한 많은 실제의 운영체제들은 일반적으로 Least Recently Used (LRU) 교체 정책을 사용한다. 본 논문에서는 끊임없이 적극적인 선반입이 이루어지는 가운데 버퍼관리와 선반입을 효율적으로 통합하는 SA-W2R 정책을 제안한다. 이 정책은 구현이 단순하여 실제 시스템에서 채택하기 용이하다. 이 정책은 기본적으로 버퍼 교체를 위하여 LRU 정책을 사용한다. 그러나 정책의 모듈성으로 인해 어떤 교체 정책도 이 정책에 적용될 수 있다. SA-W2R 정책에서는 선반입을 위해 오버헤드가 적어 일반적으로 많이 사용되는 LRU-One Block Lookahead(OBL) 정책을 사용한다. GNU/Linux 커널 버전 2.2.14에 구현된 SA-W2R 정책은 응용 프로그램의 실행 시간에 있어 현재 버전의 GNU/Linux 보다 최고 23%의 성능 향상을 보였다.

• Journal of KIISE:Computer Systems and Theory
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• v.27 no.4
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• pp.420-430
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• 2000

Several caching schemes for realtime multimedia systems have been proposed, but they focus only on increasing the hit ratio without providing any means to utilize the saved disk bandwidth due to cache hits. One of the most important metrics in multimedia systems is the number of clients that the systems can service simultaneously guaranteeing Quality of Service(QoS). Preemptive but Safe Interval Caching(PSIC) was proposed as a caching scheme which makes it possible to provide deterministic QoS.. However, it has no ability to adapt to the change of system environments since it has no mechanism to change the cache size. In this paper, we present a new caching scheme, Dynamic Interval Caching(DIC), which maximizes the performance, regardless of the change of system environments, providing hiccup-free service, by managing memory buffers dynamically. And it is demonstrated that DIC allocates buffer cache optimally, by comparing with PSIC through trace-driven simulations.

• The KIPS Transactions:PartA
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• v.8A no.4
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• pp.447-454
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• 2001

Various caching and prefetching algorithms have been investigated to identify and effective method for improving the performance of I/O devices. A prefetching algorithm decreases the processing time of a system by reducing the number of disk accesses when an I/O is needed. This paper proposes an AMBA prefetching method that is an extended version of the OBA prefetching method. The AMBA prefetching method will prefetching blocks continuously as long as disk bandwidth is enough. In this method, though there were excessive data request rate, we would expect efficient prefetching. And in the AMBA prefetching method, to prevent the cache pollution, it limits the number of data blocks to be prefetched within the cache area. It can be implemented in a user-level File System based on a Linux Operating System. In particular, the proposed prefetching policy improves the system performance by about 30∼40% for large files that are accessed sequentially.