외부 메모리 계산 모델에서 스트링의 최대서픽스를 찾는 문제를 고려한다. 외부메모리 모델에서는 디스크와 내부메모리 사이의 디스크 입출력 횟수를 줄이는 알고리즘을 설계하는 것이 중요 사항이다. 길이가 N인 스트링은 N개의 서픽스를 가지는데, 이중에서 사전 순서에 따라 가장 큰 것을 최대 서픽스라 부른다. 최대서픽스를 구하는 것은 여러 스트링 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 한다. 본 논문에서는 길이가 N인 스트링의 최대 서픽스를 구하는 외부메모리 알고리즘을 제시한다. 이 알고리즘은 네 개의 내부 메모리 블록을 사용하고 최대 4(N/L)번의 디스크 입출력을 한다. 여기서 L은 블록의 크기이다.
동적 메모리 할당 방식은 사전에 그 메모리의 크기를 결정할 수 없는 경우에 효과적인 프로그래밍 기술이다. 하지만 메모리 조각화 문제와 최악의 경우 실행 시간을 예측할 수 없는 단점 때문에 실시간 시스템에는 거의 적용되지 않고 있다. 본 연구에서는 리눅스 기반의 실시간 시스템을 위한 동적 메모리 할당 알고리즘인 QB(Ouick-Buddy)를 제안한다 제안된 알고리즘은 작은 크기의 메모리 요구에 대해서 워드 크기별로 프리 리스트를 관리하고, 큰 크기의 메모리 요구에 대해서는 이진 버디 시스템을 이용하여 관리한다. 이 알고리즘에서는 작은 크기의 메모리 요구에 대해 완전-적합(exist-fit) 전략을 사용하여 메모리 이용 효율을 증가시킨다. 또한 큰 크기의 메모리 요구에 대해서 버디 시스템을 적용함으로써 외부 조각화를 제거시키고 처리량(throughput)을 증가시킨다. 제안된 알고리즘의 성능을 확인하기 위해서 제안된 알고리즘과 이진 버디 시스템(binary buddy system), 빠른-적합(quick-fit)의 메모리 이용 효율성 및 메모리 조각화 율을 비교할 것이다.
본 논문에서는 이차원(2-D) 이산 웨이블릿 면환(Discrete Wavelet Transform, DWT)을 이용한 연상압축기를 FPGA 칩에서 실시간으로 동작 가능하도록 하는 효율적인 메모리 스케줄링 방법(E$^2$M$^2$)을 제안하였다. S/W적으로 위의 메모리 사상 방법을 검증한 후, 실제로 상용화된 SFRAM을 선정하여 메모리 제어기를 구현하였다. 본 논문에서는 Mallet-tree를 이용한 2-D DWT 영상압축 칩을 구현할 경우를 가정하였다. 이 알고리즘은 연산 과정에서 많은 데이터를 정장하여야 하는데, FPGA는 많은 데이터를 저장할 수 있는 메모리가 내장되어 있지 않으므로 외부 메모리를 사용하여야 한다. 외부메모리는 열(row)에 대해서만 연속(burst) 읽기, 쓰기 동작이 가능하기 때문에 Mallet-tree 알고리즘의 데이터 입출력을 그대로 적용할 경우 실시간 동작을 수행하는 DWT 압축 칩을 구현할 수 없다. 본 논문에서는 데이터 쓰기를 수행할 경우에는 메모리 셀(cell)의 수직 방향을 저장시키고 읽기를 수행할 때는 수평으로 데이터의 연속 읽기를 수행함으로써 필터가 항상 수평 방향에 위치하게 하는 방법을 제안하였다. 입방법을 C-언어로 DWT 커넬(Kernel)과 메모리의 에뮬레이터(emulator)를 구현하여 실험한 결과, Mallat-tree 이론을 그대로 적용시켰을 때와 동일한 필터링을 수행할 수 있음을 검증하였다. 또한, 상용화된 SDRAM의 메모리 제어기를 H/W로 구현하여 시뮬레이션 함으로써 본 논문에서 제안한 방법이 실제적인 하드웨어로 실시간 동작을 할 수 있음을 보였다.
디지털 컨버젼스 시대가 도래하면서 자원이 제한된 소형기기들의 사용이 비약적으로 증가하는 추세이다. 실시간 운영체제가 탑재되는 임베디드 시스템은 특성상 제한된 메모리를 가지기 때문에 제한된 메모리를 효율적으로 사용할 수 있는 기법이 적용되어야 한다. 이러한 제한된 메모리 관리를 효율적으로 사용하도록 기존의 CNU_RTOS에서는 실시간 운영체제의 메모리 관리 기법인 메모리 풀(Pool)과 힙(Heap) 알고리즘을 사용하였다. 시간 결정성을 보장하기 위해 힙을 할당하는 방법으로 first fit 알고리즘을 사용하였지만 외부 단편화로 인한 메모리 낭비를 감수하게 되었다. 본 논문에서는 힙 스토리지 매니저에서 발생하는 외부 단편화를 최소화하기 위해 버디 시스템을 이용한 메모리 관리 기법을 설계 및 구현하였다.
현재 사용되고 있는 RSA, ECC 등 비대칭키 암호알고리즘은 앞으로 나올 양자컴퓨터와 양자알고리즘의 빠른 계산 속도로 알고리즘의 비가역성이 깨질 수 있음이 알려졌다. 이는 공개키로부터 비밀키를 계산할 수 있음을 의미한다. 이를 극복하기 위해 미국 국립표준기술연구소 (NIST)는 최근에 양자 내성 암호 (PQC) 알고리즘 선정과 표준화 작업을 진행해 왔으며, 4차 라운드에 진입해 있다. PQC 알고리즘에 필요한 PQC 비밀키는 PQC 알고리즘이 구현된 칩 외부에서 주입하거나 칩 내부에서 자체 생성을 하여 사용하는데, 이 비밀키를 비휘발성 메모리 (NVM) 등에 저장한다. 만약 시스템의 보안 취약성으로 인해 비밀키가 노출된다면 아무리 PQC 알고리즘이 강력해도 전체 시스템이 무너진다. 즉, 알고리즘의 수학적 능력과 무관하게 해당 보안 시스템은 무력화되는 것이다. 본 논문에서는 물리적 복제 방지 기능 (PUF)을 사용하여PQC 비밀키를 안전하게 보호하고, 이를 기반으로 전체 시스템을 보호할 것을 제안한다. PQC 비밀키가 외부에서 주입되면 해당키는 NVM에 저장되기 전에 PUF 키로 암호화 될 수 있다. PUF 값에서 파생되는 PUF 키는 필요할 때 마다 다시 만들어서 사용이 가능하므로 메모리에 저장할 필요가 없으며, 따라서 외부 공격에 PUF 키가 노출 되지 않는다. 반도체 수동소자로 이루어지는 Via PUF 기술은 최악의 환경 변화에도 그 특성이 유지되는 가장 최적의 PUF 기능을 제공한다.
그래프 분할 문제는 각각의 가중치가 주어진 에지와 노드를 정해진 목적에 맞게 몇 개의 그룹으로 분할하는 문제이다. 이 문제는 휴리스틱 방법으로 해결되어져 왔으나, NP-hard 문제로 인한 지역 최적해에 빠지기 쉬운 단점을 갖는다. 유전자 알고리즘이 해결 방법으로 제시되고 있는 가운데 단순 유전자 알고리즘에서 초기의 모집단 메모리(population memory)를 이용하여 적은 크기의 모집단을 생성하고 외부메모리에 최적해들을 저장하고 있어 GA의 효율성을 높이며, 다수의 지역 최적해에 빠지지 않게 하며 수렴 속도를 향상시키는 마이크로 유전자 알고리즘을 적용한다. ${\mu}$-GA를 통해 본 논문에서는 클러스터들의 가중치를 비교적 동일하게 하는 GPP를 해결하고자 한다.
본 논문에서는 새로운 외부 메모리 인덱스 자료 구조인 접미사 B-tree를 제안한다. 접미사 B-tree는 String B-tree와 마찬가지로 문자열을 키로 가지는 B-tree이다. String B-tree의 노드는 복잡한 Patricia ie로 구현된 반면, 접미사 B-tree의 노드는 일반적인 B-tree처럼 배열로 구현되어 보다 간단하고 구현하기 쉽다. 그럼에도 불구하고 접미사 B-tree에서 배열을 이용하여 String B-tree만큼 효율적으로 분기를 찾을 수 있다. 결과적으로 문자열 알고리즘 분야에서 기본적이고 중요한 문제인 문자열 매칭을 String B-tree와 동일한 디스크 접근을 사용하여 수행할 수 있다.
홈기반의 분산 공유메모리 모델은 지금 현재 가장 적은 외부 통신비용을 가진 프로토콜 모델이다. 본 논문에서는 기존의 Recoverpoint와 Recoverpoint Server를 이용한 결함허용모델 (Checkpoint Model)을 보다 향상시키기 위하여 향상된 결함복구후 재실행 알고리즘을 제안한다. 이 알고리즘은 피기백(Piggyback)방식과 복수개의 Checkpoint를 사용하며 기존의 Vector Time Stamp 기법시스템보다 더 낳은 확장성과 실행속도를 제공한다.
메모리 기술이 발달함에 따라 메모리의 집적도가 증가하게 되었고, 이러한 변화는 구성요소들의 크기를 작아지게 만들고, 고장의 감응성이 증가하게 하였다. 그리고 고장은 더욱 복잡하게 되었다. 또한, 칩 하나에 포함되어있는 저장 요소가 늘어남에 따라 테스트 시간도 증가하게 되었다. 그리고 SOC 기술의 발달로 대용량의 내장 메모리를 통합할 수 있게 되었지만, 테스트 과정이 복잡하게 되어 외부 테스트 환경에서는 내장 메모리를 테스트하기 어렵게 되었다. 본 논문에서 제안하는 테스트 구조는 내장 테스트를 사용하여 외부 테스트 환경 없이 테스트가 가능하다. 제안하는 내장 테스트 구조는 다양한 알고리즘을 적용 가능하므로, 생산 공정의 수율 변화에 따른 알고리즘 변화에 적용이 가능하다. 그리고 메모리에 내장되어 테스트하므로, At-Speed 테스트가 가능하다. 즉, 다양한 알고리즘과 여러 형태의 메모리 블록을 테스트 가능하기 때문에 높은 효율성을 가진다.
최근 스마트폰, 태블릿 PC, SSD(Solid State Drive)의 보급률 증가로 메모리 반도체 산업시장의 규모는 지속적으로 증가하고 있다. 또한 최근 SSD시장에 TLC NAND-형 플래시 메모리 제품의 출시로 인해 TLC NAND-형 플래시 메모리의 수요가 점차 증가할 것으로 예상된다. SLC NAND 플래시 메모리는 많은 연구가 진행되었지만 TLC NAND 플래시 메모리는 연구가 진행되지 않고 있다. 또한 NAND-형 플래시 메모리는 고가의 외부장비에 의존하여 테스트를 하고 있다. 따라서 본 논문은 기존에 제안된 SLC NAND 플래시 메모리와 MLC NAND 플래시 메모리 테스트 알고리즘을 TLC NAND 플래시 메모리에 맞게 알고리즘과 패턴을 수정하여 적용하고 고가의 외부 테스트 장비 없이 자체 테스트 수행이 가능한 구조를 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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