• 문화기술의 융합
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• 제9권1호
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• pp.771-776
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• 2023

스크래치패드 메모리는 소프트웨어 제어 온칩 메모리로서 기존의 캐시 메모리의 단점을 완화할 수 있게 설계되어 이용되고 있다. 기존의 캐시 메모리는 태그 관련 하드웨어 제어 로직이 있어 캐시 미스를 사용자가 직접 제어할 수 없으며, 사이즈가 크고 에너지 소모량이 상대적으로 많다. 스크래치패드 메모리는 이러한 하드웨어 오버헤드를 제거하였기 때문에 사이즈, 에너지 소모량에서 장점이 있으나 데이터 관리를 소프트웨어가 해야하는 부담이 존재한다. 본 연구에서는 스크래치패드 메모리의 데이터 관리 기법들을 분류하여 살펴보고 그 장점을 극대화할 수 있는 방안에 대하여 논의하였다.

• Journal of Computing Science and Engineering
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• 제8권4호
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• pp.215-227
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• 2014

In modern computer architectures, caches are widely used to shorten the gap between processor speed and memory access time. However, caches are time-unpredictable, and thus can significantly increase the complexity of worst-case execution time (WCET) analysis, which is crucial for real-time systems. This paper proposes a time-predictable two-level scratchpad-based architecture and an ILP-based static memory objects assignment algorithm to support real-time computing. Moreover, to exploit the load/store latencies that are known statically in this architecture, we study a Scratch-pad Sensitive Scheduling method to further improve the performance. Our experimental results indicate that the performance and energy consumption of the two-level scratchpad-based architecture are superior to the similar cache based architecture for most of the benchmarks we studied.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2009년도 추계학술발표대회
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• pp.41-42
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• 2009

현재 많은 임베디드 SoC(System-On-Chip)에는 캐시 메모리의 단점을 보완하기 위해 온-칩(On-Chip) SRAM, 즉, SPM(Scratchpad Memory)를 내장하고 있으며 SPM은 그 특성상 캐시 메모리와 달리 소프트웨어가 직접 관리해야 한다. 본 논문에서는 NUMA를 지원하는 Linux 상에서 이식성이 높으면서 단순하게 구현할 수 있는 SPM 관리 방법을 제안한다.

• Journal of Computing Science and Engineering
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• 제9권2호
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• pp.51-72
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• 2015

Time predictability is crucial in hard real-time and safety-critical systems. Cache memories, while useful for improving the average-case memory performance, are not time predictable, especially when they are shared in multicore processors. To achieve time predictability while minimizing the impact on performance, this paper explores several time-predictable scratch-pad memory (SPM) based architectures for multicore processors. To support these architectures, we propose the dynamic memory objects allocation based partition, the static allocation based partition, and the static allocation based priority L2 SPM strategy to retain the characteristic of time predictability while attempting to maximize the performance and energy efficiency. The SPM based multicore architectural design and the related allocation methods thus form a comprehensive solution to hard real-time multicore based computing. Our experimental results indicate the strengths and weaknesses of each proposed architecture and the allocation method, which offers interesting on-chip memory design options to enable multicore platforms for hard real-time systems.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제36권2호
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• pp.102-110
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• 2009

컴퓨터 시스템 분야의 대표적인 문제 중 하나는 메모리의 처리 속도가 CPU의 처리 속도보다 매우 느리기 때문에 생기는 CPU 휴면 시간의 증가, 즉 메모리 장벽 문제이다. CPU와 메모리의 속도 차이를 줄이기 위해서는 레지스터, 캐시 메모리, 메인 메모리, 디스크로 대표되는 메모리 계층을 이용하여 자주 쓰이는 데이터를 메모리 계층 상위, 즉 CPU 가까이 위치시켜야 한다. 본 논문에서는 On-Chip SRAM을 이용한 임베디드 시스템 메모리 계층 최적화 기법을 리눅스 기반 시스템에서 최초로 제안한다. 본 기법은 시스템의 가상 메모리를 이용하여 프로그래머가 원하는 코드나 데이터를 On-Chip SRAM에 적재한다. 제안된 기법의 실험 결과 총 9개의 어플리케이션에 대하여 최대 35%, 평균 14%의 시스템 성능 향상과 최대 40% 평균 15%의 에너지 소비 감소를 보였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제25권1호
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• pp.180-192
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• 2021

이미지 인식 및 패턴 감지를 위해 널리 사용되는 알고리즘 중 하나는 convolution neural network(CNN)이다. CNN에서 대부분의 연산량을 차지하는 convolution 연산을 효율적으로 처리하기 위해 외부 하드웨어 가속기를 사용하여 CNN 어플리케이션의 성능을 향상 시킬 수 있다. 이러한 하드웨어 가속기를 사용함에 있어서 CNN은 막대한 연산량을 처리하기 위해 오프칩 DRAM에서 가속기 내부의 메모리로 데이터를 갖고 와야 한다. 즉 오프칩 DRAM과 가속기 내부의 온칩 메모리 혹은 글로벌 버퍼 사이의 데이터 통신이 CNN 어플리케이션의 성능에 큰 영향을 끼친다. 본 논문에서는 CNN 가속기 내의 온칩 메모리 혹은 글로벌 버퍼의 크기에 따른 주메모리 혹은 DRAM으로의 접근 횟수를 추산할 수 있는 시뮬레이터를 개발하였다. CNN 아키텍처 중 하나인 AlexNet에서, CNN 가속기 내부의 글로벌 버퍼의 크기를 증가시키면서 시뮬레이션 했을 때, 글로벌 버퍼 크기가 100kB 이상인 경우가 100kB 미만인 경우보다 가속기 내부와 오프칩 DRAM 간의 접근 횟수가 0.8배 낮은 것을 확인 했다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2014년도 춘계학술발표대회
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• pp.15-17
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• 2014

멀티미디어를 비롯한 많은 스트리밍 어플리케이션은 에너지 소비의 상당한 부분을 데이터 접근 연산 실행 명령어에 의해서 소비된다. 이러한 어플리케이션에서는 데이터 재사용성을 이용하여 에너지 소모량을 절감할 수 있다. 빈번히 사용되는 데이터를 고속의 상위 계층 메모리에 상주시켜 메인메모리 접근 횟수를 줄인다. 결과적으로 메모리 서브시스템에서 에너지 소모를 절감할 수 있게 된다. 본 연구에서는 어플리케이션의 재사용성을 분석하여 해당 어플리케이션에 특화된 스크래치패드 메모리 서브시스템 구성을 탐색하는 기법을 제안하고자 한다. 제안된 기법을 사용하면 하드웨어 제어 캐시 메모리와 비교하여 약 49% 에너지 소모를 절감하는 것이 가능하다.