• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제32권11_12호
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• pp.663-674
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• 2005

계층적 메모리 구조를 사용하는 시스템에서 상위 캐쉬의 적중률은 전체 시스템의 성능을 결정하는 중요한 요소 중 하나이다. 시스템 설계 시 전력 효율성이 중요한 고려사항이 되고 있는 최근에는 전력 소모량이 많은 하위 캐쉬로의 접근을 줄이기 위해 상위 캐쉬의 적중률을 높이는 방안이 더욱 부각되고 있다. 본 논문에서는 선택적 희생 캐쉬를 이용하여 상위 캐쉬의 적중률을 높임으로써 저전력 고성능 시스템을 설계하는 방안을 제안하고자 한다. 희생 캐쉬는 직접 사상 1차 캐쉬에서의 충돌 미스로 인한 메모리 시스템의 성능 저하를 줄이기 위해 추가되는 모듈이다 제안하는 구조는 희생 캐쉬로의 데이타 할당 정책을 변형하여 재참조 가능성이 높은 데이타를 보다 오랜 시간동안 상위 캐쉬 내에 유지시킴으로써 상위 캐쉬의 적중률을 높이고, 이를 통해 접근 시간이 길고 전력 소모량이 많은 하위 캐쉬로의 접근 횟수를 줄이고자 한다. 참조 기반 희생 캐쉬는 1차 캐쉬에서 교체되는 데이타 중에서 프로세서에 의해 많이 참조되었던 데이타만을 골라서 할당한다. 교체 기반 희생 캐쉬는 1차 캐쉬에서 교체되는 데이타 중에서 충돌 미스가 자주 발생하는 위치에 할당되었던 데이타만을 골라서 할당한다. Wattch를 사용한 실험 결과 제안하는 구조는 기존의 희생 캐쉬 시스템보다 좋은 성능을 보일뿐 아니라, 전력 효율성도 높음을 알 수 있다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제31권12호
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• pp.704-715
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• 2004

최근의 단일 혹은 다중 프로세서 시스템은 일반적으로 계층적 메모리를 사용한다 이는 프로세서의 클럭 속도와 메모리로의 데이타 접근 시간의 증가로 인한 시스템 성능 저하를 막기 위한 노력 중 하나이다. 특히 프로세서와의 속도 차이를 줄이기 위해 사용되는 캐쉬는 이단계에서 삼단계에 이르는 다양한 형태의 계층을 포함하는 메모리 시스템으로 구성된다. 이 중에서도 특히 상위 캐쉬는 프로세서와 직접 인터페이스가 이루어지기 때문에, 해당 캐쉬의 적중률은 전체 시스템의 성능을 결정하는 중요한 요소가 된다. 이러한 상위 캐쉬의 하나로써, 희생 캐쉬는 일차 캐쉬의 충돌 미스(Conflict Miss)를 줄이기 위해 추가된 모듈이다. 이는 프로세서 입장에서 보면 절차상 일차 캐쉬와 동등한 관계에서 접근이 이루어진다. 본 논문에서는 이러한 상위 캐쉬의 관리 정책 중, 기존의 일차 캐쉬와 희생 캐쉬의 구현시 배제되어 왔던 프로세서의 재사용 정보를 이용하는 캐쉬 라인의 효율적인 관리 정책을 제안하고자 한다. 이 기법은 프로세서의 데이타 사용 빈도에 의한 캐쉬 교체 정책으로, 프로세서에 의해 특정 데이타가 얼마나 자주 접근되었는가에 따라, 사용 빈도수가 높은 데이타에 대해 캐쉬에 위치시키는 시간을 연장시키는 기법이다. 본 논문에서는 제안된 메모리 시스템의 성능을 평가하기 위해, 이를 프로그램 기반 시뮬레이터인 Augmint를 통해 모델링한 후, 시뮬레이션을 수행한다. 그리고 이를 기존의 단순한 회생 캐쉬 교체 정책과 비교하여 성능상의 차이점을 비교 분석한다. 실험 결과 제안된 LIVMR 기법은 최대 6.7%, 평균 0.5%의 성능 향상을 보였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제14권12호
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• pp.9-16
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• 2009

최신의 멀티코어 프로세서를 설계할 때에는 성능과 함께 전력 효율성이 반드시 고려되어야 한다. 본 논문에서는 싱글 코어 프로세서의 명령어 캐쉬에서 소비되는 전력을 줄이기 위해 사용되는 대표적 기법중 하나인 필터 캐쉬 구조를 멀티 코어 프로세서에 적용하기 위한 새로운 방안을 제시하고자 한다. 명령어 캐쉬는 프로세서 전체에서 소비되는 전력의 상당 부분을 차지하고 있기 때문에, 변형 필터 캐쉬 구조를 이용한 저전력 명령어 캐쉬 설계는 멀티 코어 프로세서의 전력 소비를 줄이는데 있어서 중요한 역할을 담당할 수 있다. 제안하는 변형 필터 캐쉬 구조는 멀티코어 프로세서에서 필터 캐쉬에 대한 희생 캐쉬를 추가함으로써 1차 명령어 캐쉬에 대한 접근 횟수를 감소시키는 방법을 이용하여 명령어 캐쉬에서 소비되는 총전력을 줄일 수 있다. 제안하는 명령어 캐쉬 구조의 효율성을 분석하기 위한 모의 실험 도구로 SimpleScalar시뮬레이터와 CACTI를 사용한다. 모의실험 결과, 제안하는 기술은 멀티코어 프로세서의 명령어 캐쉬에서 소비되는 전력을 기존의 필터 캐쉬 구조와 비교하여 최대 3.4% 감소시킬 수 있음을 확인할 수 있다. 더욱이 제안하는 구조는 기존의 필터 캐쉬 구조에 비해 보다 우수한 성능을 보여준다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.1-8
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• 2011

NAND형 플래시 메모리는저전력, 저렴한 가격, 그리고 대용량 저장매체로 하드디스크 대용을 위하여 많은 연구가 이루어지고 있다. 특히 기존의 캐쉬 구조인 버퍼 시스템을 이용한 플래시 메모리의 성능향상 연구가 이루어지지만 대부분이 데이터 관련 연구이다. 따라서 본 연구에서는 기존의 캐쉬 구조의 버퍼를 이용한 고성능 명령어 플래시 메모리를 구현하였다. 제안된 명령어 플래시 메모리 시스템은 분기 명령어를 위한 시간적 버퍼(victim buffer), 명령어의 대표적인 특징인 순차적 인출을 위한 공간적 버퍼(spatial buffer)로 이루어져 있다. 즉, 제안된 명령어 플래시 메모리의 공간적 버퍼는 큰 페칭 크기를 가지므로 명령어의 순차적 인출에 효과적이며, 작은 페칭 크기를 가지는 시간적 버퍼는 공간적 버퍼에 참조된 명령어를 저장하게 되므로 다시 참조를 위한 분기 명령어에 효과적이다. 시뮬레이션 결과 평균 접근 실패율의 경우 미디어 응용군에 대해 4배 크기의 2-웨이 버퍼, 희생 버퍼, 그리고 2배 크기의 완전연관 버퍼에 비해 평균 77% 감소 효과를 얻을 수 있었다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.1-8
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• 2013

본 논문에서는 4Ghz의 빠른 클럭 속도의 CPU에 적합한 고성능 L1 캐시 메모리 구조를 제안한다. 제안된 캐시 메모리는 빠른 접근 시간을 위한 직접사상 캐시와 시간적 지역성을 고려한 2-way 연관사상 버퍼 그리고 버퍼 선택 테이블로 구성된다. 빠른 접근 시간을 보장하는 직접사상 캐시는 가장 최근 접근한 데이터를 저장하게 된다. 만약에 직접사상 캐쉬로부터 추출되는 데이터가 다시 참조되어질 높은 확률을 가지는 데이터이면 그 데이터들은 2-웨이 연관사상 버퍼로 선택적으로 저장되어 진다. 그리고 고성능과 저전력의 효과를 높이기 위하여 2-웨이 연관사상 버퍼중 하나의 웨이만 선택적으로 먼저 접근되어지며, 이러한 동작은 버퍼 선택 테이블에 의해 선택된다. 시뮬레이션 결과에 따르면, 에너지 소비와 평균 메모리 접근 시간을 고려한 에너지$^*$지연시간에서 두배 이상의 크기를 가지는 직접사상 캐시, 4-웨이 연관사상 캐시 그리고 희생 캐시에 비해 각각 45%, 70% 그리고 75%의 성능향상을 이루었다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제32권2호
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• pp.75-84
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• 2005

이 연구는 공간적/시간적 지역성의 효과론 이용하기 위하여 SRAM 버퍼를 사용하는 고성능 NAND-Type 플래쉬 메모리 패키지의 설계에 관한 것이다. 제안된 SRAM 버퍼를 내장한 새로운 NAND형 플래쉬 메모리 패키지 구조는 크게 세 부분으로 구성되어 있다. 즉, 작은 블록 크기의 완전 연관 희생 버퍼(victim buffer)와 큰 블록 크기를 지원하는 완전 연관 공간 버퍼(spatial buffer), 그리고 동적 페칭 유닛(dynamic fetching unit)으로 구성되어 있다. 제안하는 새로운 NAND 형 플래쉬 메모리 패키지는 기존의 NAND형 플래쉬 메모리 구조와 비교할 때 매우 뛰어난 성능 향상 및 저 전력 소비를 이끌어낼 수 있다. 시뮬레이션 결과에 따르면 제안된 NAND 플래쉬 메모리 패키지는 기존의 NAND 플래쉬 메모리와 비교하여 접근 실패율에서는 70%, 평균 메모리 접근 시간에서는 67%의 감소 효과를 보여준다. 더욱이 주어진 크기(e.g., 3KB)의 SRAM 버퍼를 이용한 제안된 패키지는 여덟 배 크기의 직접 사상 버퍼(e.g., 32KB)를 이용한 패키지 및 두 배 크기의 완전 연관 버퍼(e.g., 8KB)를 이용한 패키지보다도 평균 접근 실패율 및 평균 메모리 접근 시간에서 더욱 우수한 성능 향상을 이끌어낼 수 있다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.41-49
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• 2009

플래시 메모리는 저전력, 저렴한 가격, 그리고 대용량저장매체로 그 중요성 및 수요에 대한 요구가 증대되고 있다. 이 연구는 하드디스크 대용을 위한 플래시 메모리 시스템을 구현하기 위하여 공간적 스마트 버퍼시스템을 통한 적극적인 공간적 지역성의 동적 페칭으로 고성능 플래시 메모리 설계에 목적이 있다. 제안된 플래시 메모리 시스템은 시간적 지역성을 위한 희생 버퍼, 공간적 지역성을 위한 공간적 버퍼 그리고 동적 페칭 유닛으로 이루어져 있다. 우리는 적극적인 동적 페칭을 위해 새로운 페칭 알고리즘을 제안한다. 즉, 새로운 구조와 새로운 알고리즘을 통하여 하드디스크 대용의 플래시 메모리 사용시 고려되어져 야 할 플래시 메모리의 단점을 줄여 범용 및 미디어 응용군에서 모두 고성능 효과를 이룰 수 있었다. 시뮬레이션 결과평균 접근실패율의 경우 미디어 응용군에 대해 기존의 스마트 버퍼시스템에 비해 25%감소 효과를 얻을 수 있었고, 평균 메모리 접근 시간의 경우스마트 버퍼시스템에 비해 35% 감소 효과를 얻을 수 있었다. 일반 범용 응용군에서도 30% 이상의 향상된 평균 메모리 접근 시간을 보였다.