• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2008.05a
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• pp.532-535
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• 2008

내장형 시스템에서 캐시 메모리는 시스템의 성능과 전력 소모에 매우 큰 비중을 차지한다. 일반적인 내장형 시스템에 적용되는 집합 연관 구조 캐시는 모든 웨이에 전력을 공급해야 하므로 전력 소모 효율성이 매우 낮다. 이러한 단점을 보완하기 위해 순차 접근 캐시는 데이터가 존재하는 하나의 캐시만 항상 전력을 공급하게 하는 구조를 제안하지만 모든 작업에 1사이클이 더 소모되는 단점을 갖는다. 캐시 웨이 예측 기법은 적중 시 1사이클의 시간에 1개의 웨이에 만 전력을 공급하게 하는 최상의 구조를 갖지만 적중 실패 시 일반적인 집합 연관 구조보다 1사이클이 더 소모되고 똑같은 전력 소비를 가져오는 단점을 갖는다. 본 논문에서는 이 두 구조의 절충안을 통해 데이터 적중 시 웨이 예측 기법과 같은 성능을 가지며 실패 시에도 순차 접근 캐시와 동일한 성능을 보이는 새로운 내장형 시스템을 위한 저전력 캐시 구조를 제안한다.

• Journal of the Korea Society of Computer and Information
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• v.18 no.9
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• pp.11-19
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• 2013

Most modern computer systems employ cache systems in order to alleviate the access time gap between processor and memory system. The power dissipated by the cache systems becomes a significant part of the total power dissipated by whole microprocessor chip. Therefore, power reduction in the cache system becomes one of the important issues. Partial tag cache is the system for the least power consumption. The main power reduction for this method is due to the use of small partial tag matching, not full tag matching. In this paper, we first analyze the previous regular partial tag cache systems and propose a new address matching mechanism by using locality buffer and address compression. In simulation results, the proposed model shows 18% power reduction in average, still providing same performance level, compared to regular cache.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2005.07a
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• pp.766-768
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• 2005

컴퓨팅 환경이 무선과 휴대용 시스템으로 변화하면서, 전력효율이 점점 중요해지고 있다. 특히 내장형 시스템일 경우에 더욱 그러한데 이중 메모리에서 소모되는 전력이 전체 전력소모의 두 번째 큰 요소가 되고 있다. 메모리 시스템에서의 전력소모를 줄이기 위해서 DRAM의 저전력 모드인 냅모드(nap mode)를 활용할 수 있다. 냅모드는 액티브 모드(active mode)일 때의 $28\%$의 전력만을 소모한다. 하지만 하드웨어 컨트롤러는 운영체제가 협조하지 않으면 이 기능을 효율적으로 활용하지 못한다. 이 논문에서는 DRAM의 액티브 유닛(active unit)의 수를 최소화하는 방법에 초점을 맞춘다. 운영체제는 참조되지 않는 메모리를 냅모드에 놓음으로써 최소한의 유닛들만을 액티브 모드에 놓아 프로그램이 수행될 수 있도록 피지컬(physical) 페이지들을 할당한다. 이것은 PAVM(Power Aware Virtual Memory) 연구의 일반화된 시스템 전반에 대한 연구라고 할 수 있다. 우리는 모든 피지컬 메모리를 고려하고 있으며, 특히 평균적으로 전체 메모리의 절반을 사용하는 버퍼 캐시를 고려하고 있다. 버퍼 캐시의 용량과 그 중요성 때문에 PAVM 방식은 버퍼 캐시를 고려하지 않고는 완전한 해법이 되지 못한다. 이 논문에서 우리는 메모리의 사용처를 분석하고 저전력 페이지 할당 정책을 제안한다. 특히 프로세스의 주소공간에 매핑(mapping)된 페이지들과 버퍼 캐시가 고려된다. 이 두 종류의 페이지들간의 상호작용과 그 관계를 분석하고 저전력을 위해 이러한 관계를 이용한다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2009.11a
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• pp.3-4
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• 2009

내장형 시스템 시장의 확대는 시스템의 전체 성능 향상뿐만 아니라 전력 소모량을 줄이는 것도 고려하게 만들었다. 특히 시스템 내부적으로 많은 비중을 차지하는 캐시 시스템의 전력 소모량을 줄이는 것은 내장형 시스템 설계의 중요한 주제 가운데 하나로 부각 되었다. 본 논문에서는 태그 압축을 통한 저전력 캐시의 구현을 제안한다. 제안된 기법은 지역성이 높은 내장형 응용 프로그램의 특징을 활용한 것으로, 지역 버퍼와 태그 압축 비트를 활용하는 새로운 형태의 저전력 캐시용 태그 압축 기법이다. 모의실험 결과, 본 논문에서 제안된 기법은 시스템의 전체적인 성능 감소 없이, 기존 모델 대비 최대 27%, 평균 18%의 캐시 에너지 감소를 보였다.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea CI
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• v.44 no.1
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• pp.1-9
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• 2007

Since data caches used in modern embedded processors consume significant fraction of total processor power up to 40%, embedded processors need power-efficient high performance data caches. This paper proposes a prefetching data cache structure which pursuing low power consumption. We added tag history table on existing data cache structure which includes hardware unit for data prefetching so that reduce the number of parallel lookup on tag memory. This strategic cache structure remarkably reduces power consumption for parallel tag lookup. Experimental results show that the proposed cache architecture induce low power consumption while maintain the same cache performance.

• The KIPS Transactions:PartA
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• v.14A no.1 s.105
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• pp.55-62
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• 2007

Uptime of embedded processors for mobile devices are dependent on battery consumption. Especially the large portion of power consumption is known to be due to cache management in embedded processors. This paper proposes an energy efficient data cache structure for high performance embedded processors. High performance prefetching data cache issues prefetching instructions before issuing demand-fetch instructions based on reference predictions. These prefetching instruction bring reduction on memory delay by improving cache hit ratio, but on the other hand those increase energy consumption in proportion to the number of prefetching instructions. In this paper, we adopt tag history table on prefetching data cache for reducing energy consumption by minimizing parallel tag comparison. Experimental results show the proposed data cache improves performance on energy consumption as well as memory delay.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2007.06b
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• pp.441-444
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• 2007

본 논문에서는 객체기반 IP 스토리지를 이용하여 모바일 기기에서 멀티미디어 콘텐츠 재생에 적합한 저전력 객체기반 모바일 스토리지 시스템 구조를 제안한다. 멀티미디어 콘텐츠의 재생 성능을 높이기 위해 모바일 단말 측 OSD 계층에 버퍼 캐시(buffer cache)와 선반입(prefetch) 기능을 추가한다. 그리고 모바일 단말의 WLAN 전력제어를 통하여 WLAN이 가능한 한 오랜 시간 동안 Sleep 상태 또는 Power Off 상태에 있을 수 있도록 하여 전력의 소비를 줄인다. 본 연구에서는 캐시 및 선반입 기능을 위해 버퍼 캐시관리자(buffer cache manager)와 선반입 관리자(prefetch manager)를 설계하였고, WLAN 전력관리 기능을 위해 WLAN 관리자(WLAN manager)를 설계하였다.

• The KIPS Transactions:PartA
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• v.16A no.1
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• pp.27-34
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• 2009

Recently, power saving with high performance is one of the hot issues in the mobile systems. Various technologies are introduced to achieve low-power processors, which include sub-micron semiconductor fabrication, voltage scaling, speed scaling and etc. In this paper, we introduce a new method that reduces of energy loss at the data cache. Our methods take the benefits in terms of speed and energy loss using selective way precharging of way prediction with concurrent way selecting. By the simulation results, our method achieves 10.2% energy saving compared to the way prediction method, and 56.4% energy saving compared to the common data cache structure.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea CI
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• v.46 no.5
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• pp.1-13
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• 2009

Filter cache has been introduced as one solution of reducing cache power consumption. More than 50% of the power reduction results from the filter cache, whereas more than 20% of the performance is compromised. To minimize the performance degradation of the filter cache, the predictive filter cache has been proposed. In this paper, we review the previous filter cache predictors and analyze the problems of the solutions. As a result, we found main problems that cause prediction misses in previous filter cache schemes and, to resolve the problems, this paper proposes a new prediction policy. In our scheme, some reference bit entries, called MSBs, are inserted into filter cache and BTB, to adaptively control the filter cache access. In simulation parts, we use a modified SimpleScalar simulator with MiBench benchmark programs to verify the proposed filter cache. The simulation result shows in average 5% performance improvement, compared to previous ones.

• Journal of KIISE:Computer Systems and Theory
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• v.35 no.6
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• pp.293-303
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• 2008

As the computing environment moves to the wireless and handheld system, the power efficiency is getting more important. That is the case especially in the embedded hand-held system and the power consumed by the memory system takes the second largest portion in overall. To save energy consumed in the memory system we can utilize low power mode of SDRAM. In the case of RDRAM, nap mode consumes less than 5% of the power consumed in active or standby mode. However hardware controller itself can't use this facility efficiently unless the operating system cooperates. In this paper we focus on how to minimize the number of active units of SDRAM. The operating system allocates its physical pages so that only a few units of SDRAM need to be activated and the unnecessary SDRAM can be put into nap mode. This work can be considered as a generalized and system-wide version of PAVM(Power-Aware Virtual Memory) research. We take all the physical memory into account, especially buffer cache, which takes an half of total memory usage on average. Because of the portion of buffer cache and its importance, PAVM approach cannot be robust without taking the buffer cache into account. In this paper, we analyze the RAM usage and propose power-aware page allocation policy. Especially the pages mapped into the process' address space and the buffer cache pages are considered. The relationship and interactions of these two kinds of pages are analyzed and exploited for energy saving.