본 논문은 다중 공급 전압을 이용한 저 전력 스케쥴링 및 할당 알고리듬을 제안한다. 다중 공급 전압스케쥴링에서는 전력소비를 줄이기 위해 다른 전압 레벨을 이용해 실험적으로 가능한 연산을 수행하여 제어 스텝을 결정한다. 그리고 다중 공급 전압 할당에서는 그래프 컬러링 기법을 이용해 레지스터 상의 스위칭 활동을 최소화한다. 상위 레벨 벤치마크 예제를 이용한 실험으로부터 우리는 다중 공급 전압을 이용한 제안한 알고리듬이 전력 소비를 줄이는데 효율적임을 보인다.
This paper deals with a realistic production scheduling under a make-to-order production environment. The practical case is studied on the transformer winding process in the 'H' company. The transformer winding is a process that rolls a coil that is coated with an electric insulation material in order to generate the required voltage using the voltage fluctuation. This process occupies an important position among the production processes in the transformer manufacturing company. And this process is composed of parallel machines with different performances according to the voltage capacity and winding type. In this paper, we propose a practical heuristic algorithm for production scheduling to satisfy the customer’s due date under a make-to-order production environment. Also, we implement the production scheduling system based on the proposed heuristic algorithm. Consequently, the proposed heuristic algorithm and the implemented production scheduling system are currently working in the transformer production factory of the ‘H’ company.
The DVS(Dynamic Voltage Scaling) technique is the method to reduce the dynamic energy consumption. As using slack times, it extends the execution time of the big load operations by changing the frequency and the voltage of variable voltage processors. Researches, that controlling the energy consumption of the processors and the data transmission among processors by controlling the bandwidth to reduce the energy consumption of the entire system, have been going on. Since operations in multiprocessor systems have the data dependency between processors, however, the DVS techniques devised for single processors are not suitable to improve the energy efficiency of multiprocessor systems. We propose the new scheduling algorithm based on DVS for increasing energy efficiency of multiprocessor systems. The proposed DVS algorithm can improve the energy efficiency of the entire system because it controls frequency and voltages having the data dependency among processors.
본 논문은 시간 제약 조건하에서의 최적 선택 공급 전압을 위한 전력 감소 스케줄링 알고리듬을 제안한다. 전력감소 스케줄링에서는 전력소비를 줄이기 위해 가변 전압 레벨을 이용해 최적 공급 전압을 선택 휴리스틱 방법으로 연산을 수행하여 제어 스텝을 결정한다. 그리고 최적 선택 공급 전압 바인딩에서는 그래프 컬러링 기법을 이용해 레지스터 상의 전력 소비의 주원인인 스위칭 활동을 최소화한다. 상위 수준 벤치마크 예제를 이용한 실험으로부터 우리는 최적 선택 공급 전압을 이용한 제안한 알고리듬이 획일화된 단일 전압을 이용한 알고리듬보다 전력 소비를 줄이는데 효율적임을 보인다.
태스크내부에서 공급 전압을 조절하는 태스크내 전압 스케쥴링(IntraVS)은 저전력 프로그램을 구현하는 데 효과적인 방법이다. 본 논문에서는 경성 실시간 응용프로그램에서 평균 실행 시간에 대한 정보를 이용하여 전력 소모를 효과적으로 줄이는 새로운 태스크내 전압 스케쥴링 알고리즘을 제시한다. 최악 실행 시간을 사용하여 전압 조절의 결정을 내렸던 기존의 태스크내 전압 스케줄링과는 달리, 제안된 알고리즘은 평균 실행 시간에 바탕을 두고 실행 속도를 조절함으로써 주어진 시간 제약 조건을 만족시키면서도 기존 방법보다 에너지 효율성을 높일 수 있다. MPEG-4 디코더를 이용한 실험 결과, 제안된 알고리즘은 기존의 태스크내 전압 스케줄링에 비해서 전력 소모를 최대 34% 감소시켰다.
휴대 기기의 보급 확대에 따라 작은 배터리의 사용 시간 연장을 위해 배터리의 전력 관리 기법이 필요하다. 기존의 전력 관리 기법들은 전압 변경에 따른 오버헤드를 고려하지 않거나 부분적으로 고려하였다. 따라서 전압 변경 오버헤드는 개인용 멀티미디어 시스템의 실시간 태스크의 스케줄을 보장 못하는 경우가 발생할 수 있다. 본 논문은 전압 변경 오버헤드를 고려하면서 시스템의 이용률 정보를 바탕으로 사용 가능한 주파수의 개수와 연속된 주파수 사이의 간격을 조절하여 소비 전력을 줄이는 전력 관리 알고리즘을 제안한다. 본 알고리즘은 주파수 변경 회수를 줄여 기존의 CC RT-DVS 방법과 smoothing 방법에 비해 10에서 25%정도 소비 전력을 절감할 수 있다.
Multicore and multiprocessor systems with dynamic voltage scaling architectures are being used as one of the solutions to satisfy the growing needs of high performance applications with low power constraints. An important aspect that has propelled this solution is effective task/application scheduling and mapping algorithms for multiprocessor systems. This work proposes an energy aware, offline, probability-based unified scheduling and mapping algorithm for multiprocessor systems, to minimize the number of processors used, maximize the utilization of the processors, and optimize the energy consumption of the multiprocessor system. The proposed algorithm is implemented, simulated and evaluated with synthetic task graphs, and compared with classical scheduling algorithms for the number of processors required, utilization of processors, and energy consumed by the processors for execution of the application task graphs.
멀티프로세서가 임베디드 시스템에서 널리 쓰임에 따라 지원되는 전력 최소화 기법을 이용하여 태스크를 수행하기 위해 필요한 에너지의 소모량을 줄여야 할 필요성이 대두된다. 본 논문은 동적 전압 스케일링 및 전력 셧다운을 이용하여 에너지 소모를 최소화 하는 태스크 스케줄링 알고리즘을 멀티프로세서 환경을 위해 제안하였다. 제안된 알고리즘에서는 전력 셧다운시의 에너지 및 타이밍 오버헤드를 고려하여 반복적으로 태스크 할당 및 태스크 순서화를 수행한다. 제안된 반복적인 태스크 스케줄링을 통해 전체 에너지 소모를 줄이는 가장 좋은 해를 얻을 수 있었다. 전체 에너지 소모는 리니어 프로그래밍 모델 및 전력 셧다운의 임계 시간을 고려하여 계산되었다. 실제 어플리케이션으로부터 추출된 표준 태스크 그래프에 기반을 둔 실험 결과를 통해 하드웨어 자원 및 시간제한에 따른 에너지 소모 관계를 분석하였다. 실험 결과를 볼 때 제안된 알고리즘은 기존의 우선권 기반의 태스크 스케줄링에 대해서 의미 있는 성능 향상을 얻을 수 있었다.
With the increasing deployment of distributed generators in the distribution system, a very large search space is required when dynamic programming (DP) is applied for the optimized dispatch schedules of voltage and reactive power controllers such as on-load tap changers, distributed generators, and shunt capacitors. This study proposes a new optimal voltage and reactive power scheduling method based on dynamic programming with a heuristic searching space reduction approach to reduce the computational burden. This algorithm is designed to determine optimum dispatch schedules based on power system day-ahead scheduling, with new control objectives that consider the reduction of active power losses and maintain the receiving power factor. In this work, to reduce the computational burden, an advanced voltage sensitivity index (AVSI) is adopted to reduce the number of load-flow calculations by estimating bus voltages. Moreover, the accumulated switching operation number up to the current stage is applied prior to the load-flow calculation module. The computational burden can be greatly reduced by using dynamic programming. Case studies were conducted using the IEEE 30-bus test systems and the simulation results indicate that the proposed method is more effective in terms of saving electric charges and improving the voltage profile than loss minimization.
본 논문은 멀티프로세서 임베디드 시스템에서 사용하는 어플리케이션을 구성하는 태스크를 수행하는데 필요한 전력과 태스크간의 의존성에 의해서 발생하는 통신 비용을 감소시킬 수 있는 스케줄링 알고리듬을 제안한다. 제안된 알고리듬은 기존 알고리듬에서는 통신비용은 고려하였으나 스케줄링 단계에서는 동적 전력 관리 결과를 고려하지 않는 점을 보완하여 스케줄링 단계에서 여유시간(Laxity) 사용을 예측하여 동적 전압 관리의 효율을 높이는 방법을 사용한다. 이를 통해 복잡한 멀티미디어 어플리케이션에 동적 전력 관리를 적용하여 수행 시 에너지 효율을 높였다. 실험 결과 멀티미디어 어플리케이션인 HD MPEG4, MotionJPEG codec, MP3, Wavelet 프로그램을 멀티프로세서 환경에서 제안된 알고리듬을 이용하여 저전력 스케줄링 결과 기존 방식에 비해 평균 11.2%의 에너지 감소를 얻었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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