• 한국인터넷방송통신학회논문지
• /
• 제16권1호
• /
• pp.233-238
• /
• 2016

근래에 임베디드 프로세서의 성능을 향상시키기 위하여 멀티코어 프로세서 구조가 널리 이용되고 있다. 이러한 멀티코어 프로세서는 크게 대칭적 구조와 비대칭적 구조로 나뉘며, 비대칭적 멀티코어 프로세서가 대칭적 멀티코어 프로세서에 비하여 더욱 성능이 높고 효율적이라고 알려져 있다. 본 논문에서는 임베디드 프로세서에 대하여 이것을 확인하기 위하여, 다양한 구성을 갖는 비대칭적 임베디드 듀얼코어, 쿼드코어, 옥타코어 및 헥사데카코어 프로세서에 대하여 MiBench 벤치마크를 입력으로 하여 모의실험을 수행하여 그 성능을 측정하였다. 또한, 비슷한 하드웨어 규모의 대칭적 임베디드 멀티코어 프로세서와 비교하여 성능의 우수성을 확인하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
• /
• 제15권5호
• /
• pp.219-224
• /
• 2015

최근에 멀티코어 프로세서 구조가 디지털 신호처리 프로세서의 성능을 개선하기 위하여 광범위하게 이용되고 있다. 이러한 멀티코어 프로세서는 크게 대칭적 구조와 비대칭적 구조로 나뉜다. 비대칭적 멀티코어 프로세서는 대칭적 멀티코어 프로세서에 비하여 더욱 성능이 높고 효율적이라고 알려져 있다. 본 논문에서는 비대칭적 멀티코어 디지털 신호처리 프로세서가 대칭적 멀티코어 디지털 신호처리 프로세서에 대하여 갖는 성능의 우수성을 고찰하기 위하여, 다양한 구성을 갖는 비대칭적 쿼드코어, 옥타코어 및 헥사데카코어 디지털 신호처리 프로세서에 대하여 UTDSP 벤치마크를 입력으로 하여 모의실험을 수행하여 그 성능을 측정하고 비슷한 하드웨어 규모의 대칭적 멀티코어 디지털 신호처리 프로세서와 그 성능을 비교하였다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
• /
• 제12권3호
• /
• pp.297-312
• /
• 2012

For future multi-core processors, 3D integration is regarded as one of the most promising techniques since it improves performance and reduces power consumption by decreasing global wire length. However, 3D integration causes serious thermal problems since the closer proximity of heat generating dies makes existing thermal hotspots more severe. Conventional air cooling schemes are not enough for 3D multi-core processors due to the limit of the heat dissipation capability. Without more efficient cooling methods such as liquid cooling, the performance of 3D multi-core processors should be degraded by dynamic thermal management. In this paper, we examine the architectural impact of cooling methods on the 3D multi-core processor to find potential benefits of liquid cooling. We first investigate the thermal behavior and compare the performance of two different cooling schemes. We also evaluate the leakage power consumption and lifetime reliability depending on the temperature in the 3D multi-core processor.

• Journal of Computing Science and Engineering
• /
• 제5권1호
• /
• pp.1-18
• /
• 2011

As the first step toward real-time multi-core computing, this paper presents a novel approach to bounding the worst-case performance for threads running on multi-core processors with shared L2 instruction caches. The idea of our approach is to compute the worst-case instruction access interferences between different threads based on the program control flow information of each thread, which can be statically analyzed. Our experiments indicate that the proposed approach can reasonably estimate the worst-case shared L2 instruction cache misses by considering the inter-thread instruction conflicts. Also, the worst-case execution time (WCET) of applications running on multi-core processors estimated by our approach is much better than the estimation by simply assuming all L2 instruction accesses are misses.

• 정보처리학회논문지A
• /
• 제17A권6호
• /
• pp.265-274
• /
• 2010

공정기술 발달로 인해 칩 내부 집적도가 크게 증가하면서 내부 연결망이 멀티코어 프로세서의 성능 향상을 제약하는 주된 원인이 되고 있다. 내부 연결망에서의 지연시간으로 인한 프로세서 성능 저하 문제를 해결하기 위한 방안 중 하나로 3차원 적층 구조 설계 기법이 최신 멀티코어 프로세서를 설계하는데 있어서 큰 주목을 받고 있다. 3차원 적층 구조 멀티코어 프로세서는 코어들이 수직으로 쌓이고 각기 다른 층의 코어들은 TSV(Through-Silicon Via)를 통해 상호 연결되는 구성으로 설계된다. 2차원 구조 멀티코어 프로세서에 비해 3차원 적층 구조 멀티코어 프로세서는 내부 연결망의 길이를 감소시킴으로 인해 성능 향상과 전력소모 감소라는 장점을 가진다. 하지만, 이러한 장점에도 불구하고 3차원 적층 구조 설계 기술은 증가된 전력 밀도로 인해 발생하는 프로세서 내부 온도 상승에 대한 적절한 해결책이 마련되지 않는다면 실제로는 멀티코어 프로세서 설계에 적용되기 어렵다는 한계를 지니고 있다. 본 논문에서는 3차원 멀티코어 프로세서를 설계하는데 있어서 온도 상승 문제를 해결하기 위한 방안 중 하나인 플로어플랜 기법을 다양하게 적용해 보고, 기법 적용에 따른 프로세서의 성능, 전력효율성, 온도에 대한 상세한 분석 결과를 알아보고자 한다. 실험 결과에 따르면, 본 논문에서 제안하는 온도를 고려한 3가지 플로어플랜 기법들은 3차원 멀티코어 프로세서의 온도 상승 문제를 효과적으로 해결함과 동시에, 플로어플랜 변경으로 데이터 패스가 바뀌면서 성능이 저하될 것이라는 당초 예상과는 달리, 온도 하락으로 인해 동적 온도 제어 기법의 적용 시간이 줄어들면서 성능 또한 향상시킬 수 있음을 보여준다. 이와 함께, 온도 하락과 실행 시간 감소로 인해 시스템에서의 전력 소모 또한 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
• /
• 제15권11호
• /
• pp.1-9
• /
• 2010

집적회로 공정기술이 급속도로 발달하면서 멀티코어 프로세서를 설계하는데 있어서 내부 연결망 (interconnection)은 성능 향상을 방해하는 주요 원인이 되고 있다. 멀티코어 프로세서의 내부 연결망에서 발생하는 병목 (bottleneck) 현상을 해결하기 위한 방안으로 최근에는 2D 평면 구조에서 3D 적층 구조로 설계 방식을 변경하는 기법이 주목을 받고 있다. 3D 구조는 칩 내부의 와이어 길이를 크게 감소시킴으로써 성능 향상과 전력 소모 감소의 큰 이점을 가져오지만, 전력 밀도 증가로 인한 온도 상승의 문제를 발생시킨다. 따라서 효율적인 3D 구조 멀티코어 프로세서를 설계하기 위해서는 내부의 온도 문제를 해결할 수 있는 설계 기법이 우선적으로 고려되어야 한다. 본 논문에서는 실험을 통해 다양한 측면에서 3D 구조 멀티코어 프로세서 내부의 온도 분포를 분석하고자 한다. 3D 구조 멀티코어 프로세서에서 수행되는 프로그램의 특성, 냉각 효과, 동적 주파수 조절 기법 적용에 따른 각 코어의 온도 분포를 상세하게 분석함으로써 저온도 3D 구조 멀티코어 프로세서 설계를 위한 가이드라인을 제시하고자 한다. 실험 결과, 3D 구조 멀티코어 프로세서의 온도를 효과적으로 관리하기 위해서는 더 높은 냉각 효과를 갖는 코어를 상대적으로 더 높은 동작 주파수로 작동 시켜야 하고 온도에 영향을 많이 주는 작업 또한 더 높은 냉각 효과를 갖는 코어에 할당해야 함을 알 수 있다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
• /
• 제16권2호
• /
• pp.157-163
• /
• 2016

비대칭적 멀티코어 프로세서 구조의 성능을 분석하기 위하여 명령어 트레이스 모의실험이나 실행 위주 모의실험을 이용하는 경우, 시간이 과다 소요되고 대량의 데이터 저장 공간을 차지하는 문제점이 있다. 본 논문에서는 통계적 모의실험에 의하여 다양한 하드웨어의 사양을 갖는 비대칭적 멀티코어 프로세서의 성능을 측정하는 기법에 대하여 연구하였다. 이것을 위하여 SPEC 2000 벤치마크 프로그램의 특성을 통계적 프로화일링 기법으로 모델링하고, 여기서 얻은 통계적 프로화일을 바탕으로 벤치마크 트레이스를 합성하여 비대칭적 멀티코어 프로세서에 대한 모의실험을 수행하였다. 그 결과, 통계적 모의실험에 의하여 측정한 성능이 명령어 트레이스 모의실험에 의하여 측정한 성능에 근접한 결과를 가져왔으며, 모의실험 시간을 크게 단축시켰다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
• /
• 제17권6호
• /
• pp.1-11
• /
• 2012

공정기술이 지속적으로 발달함에 따라 멀티코어 프로세서는 성능 향상이라는 장점과 함께 내부 연결망의 긴 지연 시간, 높은 전력 소모, 그리고 발열 현상 등의 문제점들을 내포하고 있다. 이와 같은 2차원 멀티코어 프로세서의 문제점들을 해결하기 위한 방안 중 하나로 3차원 멀티코어 프로세서 구조가 주목을 받고 있다. 3차원 멀티코어 프로세서는 TSV를 이용하여 수직으로 쌓은 여러 개의 레이어들을 연결함으로써 2차원 멀티코어 프로세서와 비교하여 배선 길이를 크게 줄일 수 있다. 하지만, 3차원 멀티코어 프로세서에서는 여러 개의 코어들이 수직으로 적층되므로 전력밀도가 증가하고, 이로 인해 발열문제가 발생하여 높은 냉각 비용과 함께 신뢰성에 부정적인 영향을 유발한다. 따라서 3차원 멀티코어 프로세서를 설계할 때에는 성능과 함께 온도를 반드시 고려하여야 한다. 본 논문에서는 캐쉬 구성에 따른 3차원 쿼드코어 프로세서의 온도를 상세히 분석하고, 이를 기반으로 발열문제를 해결하기 위해저온도 캐쉬 구성 방식을 제안하고자 한다. 실험결과, 명령어 캐쉬는 최고온도가 임계값보다 낮고 데이터 캐쉬는 많은 웨이를 가지는 구성을 적용할 때 최고온도가 임계값보다 높아짐을 알 수 있다. 또한, 본 논문에서 제안하는 캐쉬구성은 쿼드코어 프로세서를 사용하는 3차원 구조에서 캐쉬의 온도 감소에 효과적일 뿐만 아니라 성능 저하 또한 거의 없음을 알 수 있다.

• Journal of information and communication convergence engineering
• /
• 제18권4호
• /
• pp.222-229
• /
• 2020

Recent multi-core processors for smart devices use per-core dynamic voltage and frequency scaling (DVFS) that enables independent voltage and frequency control of cores. However, because the conventional task scheduler was originally designed for per-core DVFS disabled processors, it cannot effectively utilize the per-core DVFS and simply allocates tasks evenly across all cores to core utilization with the same CPU frequency. Hence, we propose a novel task scheduler to effectively utilize percore DVFS, which enables each core to have the appropriate frequency, thereby improving performance and decreasing energy consumption. The proposed scheduler classifies applications into two types, based on performance-sensitivity and allows a performance-sensitive application to have a dedicated core, which maximizes core utilization. The experimental evaluations with a real off-the-shelf smart device showed that the proposed task scheduler reduced 13.6% of CPU energy (up to 28.3%) and 3.4% of execution time (up to 24.5%) on average, as compared to the conventional task scheduler.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
• /
• 제20권9호
• /
• pp.1-10
• /
• 2015

In this paper, we propose a new variable latency L1 data cache architecture for multi-core processors. Our proposed architecture extends the traditional variable latency cache to be geared toward the multi-core processors. We added a specialized data structure for recording the latency of the L1 data cache. Depending on the added latency to the L1 data cache, the value stored to the data structure is determined. It also tracks the remaining cycles of the L1 data cache which notifies data arrival to the reservation station in the core. As in the variable latency cache of the single-core architecture, our proposed architecture flexibly extends the cache access cycles considering process variation. The proposed cache architecture can reduce yield losses incurred by L1 cache access time failures to nearly 0%. Moreover, we quantitatively evaluate performance, power, energy consumption, power-delay product, and energy-delay product when increasing the number of cache access cycles.