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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 박문주
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 인천대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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최근 임베디드 분야에서는 멀티코어 프로세서의 탑재가 보편화되는 추세이며, 그로 인해 임베디드 기기의 성능도 향상되고 있다. 임베디드 시스템에서 멀티코어 프로세서의 탑재는 병렬처리를 통한 성능향상의 효과를 기대할 수 있다. 그러나 그에 따른 소프트웨어의 복잡성이나 시스템의 에너지 소모가 증가한다는 단점 또한 가지고 있다. 배터리를 장착한 임베디드 시스템의 특수한 환경을 고려했을 때, 임베디드 기기의 전력 절감은 중요한 이슈로 떠오르고 있다. 기존의 리눅스 정책 관리자는 데스크탑 시스템에 적합하도록 설계되어 전력을 크게 고려하지 않은 경우가 대부분이었다. 그런 이유로 기존의 리눅스 정책 관리자를 임베디드 시스템에 그대로 적용하는 것은 전력 소모의 시점에서 적합하지 않다.
본 논문에서는 멀티코어 임베디드 시스템의 에너지 효율을 높이기 위한 동적 주파수 조절 정책 관리자를 제안한다. Odroid-X 보드의 작업 수행에 의한 에너지 소모와 수행시간을 측정하였고, 이를 통해 에너지 효율 정책을 도출하였다. 5억번의 동적 할당을 반복하는 프로그램을 임의로 작성하여 실험한 결과, 사용하는 코어의 수가 적고, 유휴 시간 없이 빠른 주파수를 사용하는 경우에 에너지 효율이 더 좋았음을 확인하였다. 실험 결과를 통해 정책 관리자를 작성하였고, 기존의 리눅스 정책 관리자와의 성능을 비교해보았다. 성능 비교에는 SunSpider 벤치마크 프로그램을 사용하였으며, SunSpider 벤치마크 프로그램은 태그 클라우드 생성, 3D 라인 트레이싱, 암호화 테스트, 코드 복조화 등의 여러 웹 응용 수행이 포함된 벤치마크이다. 실험 결과, 제안하는 정책 관리자의 정책을 적용하였을 경우, 기존 리눅스 ondemand 정책 관리자보다 약 19.0%, conservative 정책 관리자보다 약 21.5%의 J*s 성능 개선이 있음을 확인하였다.
정적 에너지와 동적 에너지를 소모하는 하드웨어의 특성에 따라 동적 전압 및 주파수 조절로 인해 얻을 수 있는 에너지 효율 또한 달라지게 된다. 최저 주파수로 실행하였을 때의 시간당 에너지 소모를 정적 에너지라고 하며, 최고 주파수로 실행하였을 때의 시간당 에너지 소모에서 정적 에너지를 뺀 에너지 증가폭을 동적 에너지라고 한다. Odroid-X 보드에서 측정된 데이터를 기반으로, 정적 에너지와 동적 에너지의 소모 비율만 다른 가상 기기가 있다는 가정 하에 가상 시뮬레이션을 하였다. Odroid-X 보드에서 정적 에너지를 각 0.5W, 1.0W, 1.5W, 2.0W, 2.5W가 적고, 동적 에너지는 동일한 5가지의 가상 기기를 가정하였으며, 각 상황에 따른 에너지 효율을 분석하였다. 실험 결과, 정적 에너지가 높은 하드웨어에 제안하는 정책 관리자가 적합한 것을 알 수 있었고, 정적 에너지 대 동적 에너지의 비율이 약 1:13 이하일 경우에 제안하는 정책 관리자의 적용이 적합한 것을 알 수 있었다.
본 논문에서는 멀티코어 임베디드 시스템의 에너지 효율을 높이기 위한 동적 주파수 조절 정책 관리자를 제안한다. Odroid-X 보드의 작업 수행에 의한 에너지 소모와 수행시간을 측정하였고, 이를 통해 에너지 효율 정책을 도출하였다. 5억번의 동적 할당을 반복하는 프로그램을 임의로 작성하여 실험한 결과, 사용하는 코어의 수가 적고, 유휴 시간 없이 빠른 주파수를 사용하는 경우에 에너지 효율이 더 좋았음을 확인하였다. 실험 결과를 통해 정책 관리자를 작성하였고, 기존의 리눅스 정책 관리자와의 성능을 비교해보았다. 성능 비교에는 SunSpider 벤치마크 프로그램을 사용하였으며, SunSpider 벤치마크 프로그램은 태그 클라우드 생성, 3D 라인 트레이싱, 암호화 테스트, 코드 복조화 등의 여러 웹 응용 수행이 포함된 벤치마크이다. 실험 결과, 제안하는 정책 관리자의 정책을 적용하였을 경우, 기존 리눅스 ondemand 정책 관리자보다 약 19.0%, conservative 정책 관리자보다 약 21.5%의 J*s 성능 개선이 있음을 확인하였다.
정적 에너지와 동적 에너지를 소모하는 하드웨어의 특성에 따라 동적 전압 및 주파수 조절로 인해 얻을 수 있는 에너지 효율 또한 달라지게 된다. 최저 주파수로 실행하였을 때의 시간당 에너지 소모를 정적 에너지라고 하며, 최고 주파수로 실행하였을 때의 시간당 에너지 소모에서 정적 에너지를 뺀 에너지 증가폭을 동적 에너지라고 한다. Odroid-X 보드에서 측정된 데이터를 기반으로, 정적 에너지와 동적 에너지의 소모 비율만 다른 가상 기기가 있다는 가정 하에 가상 시뮬레이션을 하였다. Odroid-X 보드에서 정적 에너지를 각 0.5W, 1.0W, 1.5W, 2.0W, 2.5W가 적고, 동적 에너지는 동일한 5가지의 가상 기기를 가정하였으며, 각 상황에 따른 에너지 효율을 분석하였다. 실험 결과, 정적 에너지가 높은 하드웨어에 제안하는 정책 관리자가 적합한 것을 알 수 있었고, 정적 에너지 대 동적 에너지의 비율이 약 1:13 이하일 경우에 제안하는 정책 관리자의 적용이 적합한 것을 알 수 있었다.
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