• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제25권6호
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• pp.99-107
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• 2020

본 논문에서는 모바일 기기에서 앱 실행 시 데이터 접근 속도를 향상하기 위해 사용하는 모바일 캐시의 특징을 분석하고 캐시 데이터 접근 실험을 통해 모바일 캐시의 중요성을 검증한다. 지난 10년간 모바일 기기 시장은 빠른 속도로 성장하였지만, 배터리가 제한적이고, 기기의 크기와 가격이 고려돼야 하므로 속도가 빠른 하드웨어를 사용하기 어렵다. 따라서 캐시 메모리와 같이 메모리 완충 구조를 통해 성능을 보완한다. 본 논문의 주요분석 대상은 캐시 메모리 크기, 캐시의 계층구조 그리고 교체방식과 그에 따른 모바일 성능을 확인한다. 시뮬레이션 데이터는 마이크로프로세서 시스템 연구에서 캐시 성능 확인용으로 사용한 데이터를 사용하였다. 실험결과 모바일 기기에서 캐시 메모리를 사용할 때 데이터에 대한 평균 접근 속도는 캐시 메모리가 없을 때 보다 10배의 성능향상을 보였으며 결과적으로 캐시 메모리는 같은 사양일 때 모바일 기기의 성능향상에 도움이 되는 것으로 나타났다.

• International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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• 제14권1호
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• pp.188-193
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• 2022

The energy efficiency of memory systems is an important task in designing future computer systems as memory capacity continues to increase to accommodate the growing big data. In this article, we present an energy-efficient last-level cache management policy for future mobile systems. The proposed policy makes use of low-power PCM (phase-change memory) as the main memory medium, and reduces the amount of data written to PCM, thereby saving memory energy consumptions. To do so, the policy keeps track of the modified cache lines within each cache block, and replaces the last-level cache block that incurs the smallest PCM writing upon cache replacement requests. Also, the policy considers the access bit of cache blocks along with the cache line modifications in order not to degrade the cache hit ratio. Simulation experiments using SPEC benchmarks show that the proposed policy reduces the power consumption of PCM memory by 22.7% on average without degrading performances.

• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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• 제2권4호
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• pp.226-239
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• 2013

A number of systems have several on-chip memories with cache memory being one of them. Conventional cache memory consists of SRAM but the ratio of static energy to the total energy of the memory architecture becomes larger as the leakage power of traditional SRAM increases. Spin-Torque Transfer RAM (STT-RAM), which is a variety of Non-Volatile Memory (NVM), has many advantages over SRAM, such as high density, low leakage power, and non-volatility, but it consumes too much writing energy. This study evaluated a wide range of energy consumptions of a two-level cache using NVM partially on a mobile processor. Through a number of experimental evaluations, it was confirmed that the use of NVM partially in the two-level cache effectively reduces energy consumption significantly.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.27-32
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• 2021

본 논문은 차세대 사물인터넷 디바이스를 위한 에너지 효율적인 캐시 및 메모리 관리 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 전력 소모가 적은 상변화 메모리를 사물인터넷 디바이스의 메인 메모리로 채택하고 캐시 메모리의 관리 시 쓰기 연산에 취약한 상변화 메모리의 쓰기량을 최소화하는 방향으로 설계한다. 구체적으로 살펴보면 최종단 캐시 메모리에서 캐시 블록이 삭제되어 메인 메모리로 반영될 때, 캐시 블록을 구성하는 캐시 라인별 수정 여부를 추적하여 상변화 메모리에 쓰기 발생량을 적게 발생시키는 캐시 블록을 우선적으로 교체한다. 또한, 최종단 캐시 메모리에서 캐시 블록의 참조 비트와 캐시 라인의 수정 비트를 함께 고려함으로써 메모리 시스템의 성능은 훼손하지 않으면서 에너지 소모를 줄이는 방식을 사용한다. 스펙 벤치마크를 이용한 시뮬레이션 실험을 통해 제안한 기법이 상변화 메모리에 발생하는 쓰기량을 평균 34.6% 줄이고 전력 소모를 28.9% 줄이면서 메모리의 성능 저하는 발생시키지 않음을 보인다.

• 정보과학회 논문지
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• 제42권11호
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• pp.1314-1321
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• 2015

모바일 디바이스는 데스크톱이나 서버 등 일반 컴퓨터 시스템과 마찬가지로 주기억장치와 스토리지와의 성능 차이를 완화시키기 위해 버퍼 캐시를 사용한다. 그러나 DRAM 은 저장된 데이터를 유지하기 위해 주기적인 refresh 연산을 수행함으로써 제한된 크기의 배터리 소모를 가속화하는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 모바일 디바이스 환경에서 배터리의 수명을 연장하기 위해 DRAM과 비휘발성 메모리인 PCM으로 구성된 하이브리드 메인 메모리 구조기반의 버퍼캐시 정책을 소개한다. 또한, PCM의 성능 및 내구성 특성을 최적화시키기 위해 프로세스 상태 기반의 새로운 버퍼 캐시 정책을 제안한다. 제안 기법은 포그라운드 및 백그라운드 애플리케이션이 사용하는 페이지를 서로 다른 방법으로 배치함으로써 소량의 DRAM으로도 포그라운드 애플리케이션의 빠른 응답성을 보장한다. 실험 결과, 제안 기법은 포그라운드 애플리케이션의 총 수행시간을 평균 58% 감소시켰으며 전력 소비량도 평균 23% 감소시키는 것을 확인하였다.

• 정보처리학회논문지D
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• 제14D권4호
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• pp.447-458
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• 2007

본 논문은 기존의 Mobile Gate System에서 모바일 웹 서비스를 위해 사용하던 Contents Cache 의 성능을 향상시킴으로 보다 더 빠르게 모바일 웹 서비스를 하는 데 그 목적을 두고 있다. Contents Generator에 의해 변환된 마크-업 페이지에는 두 요소가 존재함을 알 수 있었다. 하나의 요소는 단지 요청된 DIDL 페이지와 마크-업 종류에만 의존적인 것이었고, 다른 하나의 요소는 요청된 DIDL 페이지, 마크-업 종류, 서비스를 요청한 모바일 장치의 Display 크기, 지원되는 이미지 형식, 지원되는 이미지의 색 심도 수에 각각 의존적이었다. 기존의 Contents Cache는 이렇게 두 요소를 함께 가진 마크-업 페이지 전체를 모두 저장했다. 이는 다른 요소들이 모두 같다 하더라도 하나의 요소가 달라지면 그 요소 때문에 재사용 가능한 요소들까지 Cache 메모리 영역에 중복 저장함으로써 저장 공간을 효율적으로 사용하지 못하게 하는 문제를 발생시켰다. 이 때문에 동일한 Cache 메모리 크기 하에 더 많은 변환된 마크-업 페이지를 저장할 수 있었음에도 그렇게 하지 못했다. 따라서 본 논문에서는 Contents Generator에 의해 변환된 마크-업 페이지를 두 요소로 나누고 각각을 분류하여 저장하였다. 또한 Cache 내의 데이터와 신규 데이터간의 대체 요구에 응하기 위해 LFU, LRU 두 대체 알고리즘을 적용하였다. 이를 통해 동일한 Cache 저장 공간 내에 더 많은 변환된 마크-업 페이지를 저장하게 함으로 더 빠른 속도의 Cache 성능을 구현할 수 있는 방법을 제안하였다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2009년도 추계학술발표대회
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• pp.77-78
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• 2009

In this paper, we study a pattern-aware write cache policy using a NAND flash memory in disk-based mobile storage systems. Our work is designed to face a mix of a number of sequential accesses and fewer non-sequential ones in mobile storage systems by redirecting the latter to a NAND flash memory and the former to a disk. Experimental results show that our policy improves the overall I/O performance by reducing the overhead significantly from a non-volatile cache over a traditional one.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제37권5호
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• pp.285-291
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• 2010

플래시 메모리는 하드 디스크에 비해 크기가 작고 물리적 충격에 강하며 전력 소모가 적은 점 등 많은 장점을 가지고 있지만 아직까지 단위 공간당 가격이 높아 하드 디스크를 전면 대체하기는 어려운 실정이다. 최근 노트북 컴퓨터 동 일부 모바일 장치에서는 하드 디스크와 플래시 메모리를 함께 사용하여 두 매체의 장점을 극대화하려는 시도가 이루어지고 있다. 하지만 기존 운영체제는 이기종 저장 장치 환경이 아닌 단일 저장 장치 환경에 최적화되어 이러한 장점을 충분히 살리지 못하고 있다. 본 논문에서는 이를 해결하기 위해 세 가지 기법을 이용하는 새로운 버퍼 캐시 관리 기법을 제안한다. 첫째, 입출력 접근 패턴을 탐지하고 블록의 저장 위치 별 성능 특성을 분석한 후 동적 한계 효용에 근거하여 버퍼 캐시 공간을 할당한다. 둘째, 입출력 접근 패턴과 저장 장치 특성에 따라서 선택적으로 선반입 기법을 적용한다. 셋째, 버퍼 캐시에서 저장 장치로 쫓겨날 때 해당 블록의 접근 패턴에 따라 하드 디스크와 플래시 메모리 중 더 적합한 매체를 결정하고 그 매체에 블록이 저장되도록 한다. 제안하는 기법들을 트레이스 기반 시뮬레이션으로 검증한 결과 기존 기법에 비해 버퍼 캐시 적중률은 29.9%, 총 실행시간은 49.5% 향상되었다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제34권2호
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• pp.57-64
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• 2007

본 논문에서는 모바일 3D 그래픽 가속기의 저전력 텍스쳐 캐쉬 구조를 제안하였다. 모바일 3D 그래픽 가속기는 동작모드에서 대규모 메모리 접근이 필요한 텍스쳐 매핑의 메모리 지연시간을 감소하고 대기모드에서 누설 전력소비를 줄이는 것이 매우 중요하다. 제안하는 텍스쳐 캐쉬 구조는 응용 프로그램의 텍스쳐 필터링 알고리즘에 따라서 가변적인 전력 모드 전환 기준으로 동작하여 누설전력을 줄이고 동작시간의 이득을 얻는다. 제안한 구조의 성능 검증을 위하여 트레이스 기반 텍스쳐 캐쉬 시뮬레이션을 수행하여 누설전력과 수행시간을 모두 고려한 성능 척도에서 이전 연구인 MSA 캐쉬보다 최대 7%의 성능 이득을 얻었다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제14권4호
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• pp.9-17
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• 2009

본 논문에서는 운영체제 수준에서 에너지 절감과 함께 I/O 성능 개선을 목적으로 하여 소형 하드 디스크와 플래시 메모리를 이종의 저장 장치로 가지는 모바일 시스템에 대해 동적 부하 분산 기법을 제안한다. 제안 기법은 부하가 에너지 및 성능 효율적인 방법으로 하드디스크와 플래시 메모리의 이종성의 저장 장치 구성에 대해서 어떻게 효율적으로 분산될 수 있을 것인지를 발견하기 위하여 파일 배치 기법과 버퍼 캐시 관리 기법을 결합하는 접근법을 취한다. 제안한 기법은 폭넓은 시뮬레이션을 통해서 기존의 기법들과 비교하여 이종의 모바일 저장장치들에 대해서 더 개선된 실험 결과를 보이는 것으로 나타났다.