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멀티미디어 응용을 위한 수행률에 기반한 실시간 스케쥴링 알고리즘
박문주(Moonju Park),조유근(Yookun Cho) 한국정보과학회 1998 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.25 No.2Ⅲ
멀티미디어 응용은 시간 제약 조건을 가지며, 이를 만족시키는 실시간 스케쥴러는 멀티미디어를 지원하는 운영체제의 필수적인 요소이다. 본 논문에서 제안하는 실시간 스케쥴링 기법은 시간 제약 조건의 명세를 이용하여 멀티미디어 응용들의 수행 시간과 지연 시간 변동폭의 상한을 보장한다. 응용은 그 주기와 수행 시간을 명세하며, 스케쥴러는 수행률에 기반하여 응용들을 스케쥴한다. 또한 본 논문에서는 제안된 스케쥴링 기법을 RT-MACH[6] 운영체제 상에서 구현하여 실제로 수행 시간과 지연 시간 변동폭의 상한이 보장됨을 보인다.
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Non-Preemptive Fixed Priority Scheduling for Design of Real-Time Embedded Systems
박문주(Moonju Park) 한국정보과학회 2009 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.15 No.2
유비쿼터스 환경에서 널리 사용되고 있는 내장형 시스템에서는 메모리 사용량의 감소와 신뢰성 등의 이유로 쓰레드 기반 프로그래밍 모델보다는 이벤트-구동형 프로그래밍 모델을 채용하는 경우가 많다. 그러나 내장형 시스템의 소프트웨어가 점점 더 복잡해지면서, 내장형 시스템을 위한 소프트웨어를 이벤트-구동형 프로그래밍 모델의 단일 이벤트 핸들러로 프로그램 하는 것은 매우 어려운 과제가 되고 있다. 본 논문에서는 내장형 시스템의 설계에 비선점형 스케쥴링 기법을 도입하기 위하여, 다항시간의 스케쥴 가능성 평가를 위한 충분조건과 이를 이용한 효율적인 스케쥴 가능성 검사 방법을 제시하며, 또한 내장형 시스템에서의 서브-태스크의 활용이 비선점형 스케쥴링을 채용했을 때의 단점인 낮은 처리기 이용률을 극복할 수 있는 방안임을 보인다. Embedded systems widely used in ubiquitous environments usually employ an event-driven programming model instead of thread-based programming model in order to create a more robust system that uses less memory. However, as the software for embedded systems becomes more complex, it becomes hard to program as a single event handler using the event-driven programming model. This paper discusses the implementation of non-preemptive real-time scheduling theory for the design of embedded systems. To this end, we present an efficient schedulability test method for a given non-preemptive task set using a sufficient condition. This paper also shows that the notion of sub-tasks in embedded systems can overcome the problem of low utilization that is a main drawback of non-preemptive scheduling.
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실시간 제어 성능 향상을 위한 지터 제어 기법의 비교 연구
박문주(Moonju Park),임양미(Yang-Mi Lim) 한국정보과학회 2010 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.16 No.1
본 논문에서는 실시간 제어 시스템에서의 지터를 줄이기 위한 스케줄링 기법들을 비교 분석한다. 기존의 실시간 지터에 대한 연구들은 동적우선순위 스케줄링 기법에 초점을 맞추는 반면, 본 논문의 연구는 실제 상황에서 더 널리 사용되는 고정우선순위 스케줄링 기법들에 중점을 둔다. 기존의 연구들에서 사용한 지터의 측정법은 상대적 값을 측정하기 때문에 유용하지 않은 경우가 있음을 지적하고, 새로운 측도를 제시하여 시뮬레이션을 통한 실험을 수행하였다. 실험 결과 본 논문에서 제시된 지터 한계를 이용한 고정우선순위 할당 기법이 지터 감소 및 제어 성능 향상에서 우수한 성능을 보임을 알 수 있다. This paper compares and studies scheduling methods to reduce jitter in real-time control systems. While previous research has focused on dynamic-priority scheduling schemes, this paper focuses on fixed-priority scheduling which is more widely used. It is pointed out that previously defined jitter measures might not be useful in enhancing the control performance of a real-time task because the measures are relative values. We present a new jitter measure and a new scheduling scheme for fixed-priority tasks. The experimental results through simulation show that the new scheduling scheme reduces jitter and enhances control performance.
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박문주(Moonju Park) 한국정보과학회 2014 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.20 No.9
현대의 컴퓨터 시스템에서는 동적 전압/주파수 조정(DVFS: Dynamic Voltage/Frequency Scaling) 기법을 이용하여 성능과 전력 소모의 균형을 이루도록 한다. DVFS 정책의 유용성은 높아진 주파수에 따른 소모 전력에 대한 성능 향상 정도에 달려있다. 특히 메모리 I/O가 많은 응용의 경우 CPU 주파수 상승에 비례하여 성능이 향상되지 않는 경우가 많다. 본 논문에서는 메모리 접근 빈도에 기반하여 CPU 주파수 조정의 상한을 결정하도록 하였다. 명령어 당 메모리 접근(최종 수준 캐시 미스) 빈도에 따라 CPU 주파수 상향으로 인한 성능 향상이 제한되는 것을 실험으로 확인하고, 성능 향상의 이득이 작아지는 CPU 주파수를 제시하도록 한다. 본 논문의 기법을 적용한 실험 결과는 메모리 접근 빈도가 높은 응용에 대하여 30% 이상의 에너지 효율 상승이 있음을 보인다. Contemporary computer systems exploits DVFS (Dynamic Voltage/Frequency Scaling) technology for balancing performance and power consumption. The efficiency of DVFS depends on how much performance we get for larger power consumption due to elevated CPU frequency. Especially for memory-bounded applications, higher CPU frequency often does not result in higher performance. In this paper, we present an upper bound of CPU frequency scaling based on memory accesses. It is observed that the performance gain due to higher CPU frequency is limited by memory accesses (last level cache misses) per instructions by experiments. Using the results, we present the CPU frequency upper bound with little performance gain. Experimental results show that for a memory-bounded application, applying the frequency upper bound enhances the energy efficiency of the application by above 30%.
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Stack Resource Policy를 사용하는 동적 우선순위 스케줄링에서 작업 큐잉을 위한 효율적인 자료구조
한상철(Sangchul Han),박문주(Moonju Park),조유근(Yookun Cho) 한국정보과학회 2006 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.33 No.5·6
Stack Resource Policy (SRP)는 몇 가지 독특한 특성을 가진 실시간 동기화 프로토콜이다. 그 특성 중의 하나는 초기 수행 차단(early blocking)으로서, 공유자원을 요청하는 시점에 작업의 수행을 정지시키는 것이 아니라, 작업의 수행 시점 자체를 연기하도록 한다. SRP가 EDF와 같은 동적 우선순위 스케줄링 알고리즘과 같이 사용될 경우, 초기 수행 차단을 지원하기 위해 스케줄러는 수행이 블록(block)되지 않을 작업 중 가장 우선순위가 높은 작업을 선택해야 하며, 이러한 탐색 연산은 수행 오버헤드(runtime overhead)의 원인이 된다. 본 논문에서는 SRP와 EDF를 같이 사용할 때의 스케줄러 수행 오버헤드를 분석한다. 기존의 준비 큐(ready queue) 구현 방식과 탐색 알고리즘을 사용하면 작업의 수가 많아짐에 따라 작업 탐색 오버헤드가 매우 커진다. 이 문제를 해결하기 위하여, 본 논문은 스케줄러가 효율적으로 작업을 탐색할 수 있는 준비 큐 자료구조와 ??O(「log₂n」)의 복잡도를 가지는 작업 탐색 알고리즘을 제안한다. The Stack Resource Policy (SRP) is a real-time synchronization protocol with some distinct properties. One of such properties is early blocking; the execution of a job is delayed instead of being blocked when requesting shared resources. If SRP is used with dynamic priority scheduling such as Earliest Deadline First (EDF), the early blocking requires that a scheduler should select the highest-priority job among the jobs that will not be blocked, incurring runtime overhead. In this paper, we analyze the runtime overhead of EDF scheduling when SRP is used. We find out that the overhead of job search using the conventional implementations of ready queue and job search algorithms becomes serious as the number of jobs increases. To solve this problem, we propose an alternative data structure for the ready queue and an efficient job-search algorithm with ??O(「log₂n」) time complexity.
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멀티코어 서버 시스템의 동적 주파수 조정과 전력 및 에너지 관리
김명균(Myungkyoon Kim),박문주(Moonju Park) 한국정보과학회 2012 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.18 No.2
에너지 비용이 증가하면서 데이터센터와 같은 대규모 서버 시스템을 사용하는 시설들의 전력절감 문제가 이슈로 대두되고 있다. 이에 따라 DVFS 등의 기술이 서버 시스템에 적용되고 있으며, 멀티코어 시스템의 도입으로 전력 소모를 더욱 줄이고자 하는 시도가 늘어나고 있다. 본 논문에서는 멀티코어서버 시스템의 전력 소모량을 직접 측정하여 그 특성을 파악하고, 이를 이용한 전력 관리 기법을 제안한다. 제안된 전력 관리 기법은 서버에 적용되어 기존의 Linux 전력 관리 기법과 비교되었으며, 인위적인 부하를 발생시킨 실험에서 소모 전력이 기존 기법에 비하여 감소됨을 확인하였다. As energy costs increase, the problem of reducing power consumption in IT facilities with large number of servers like data centers is being issued. To solve the problem, low-power technologies such as DVFS are adopted to server systems. In this paper, we measure the real server's power consumption to identify the characteristics of the energy usage of a multi-core server system. The measured results are used to develop a new power management scheme. The proposed power management scheme is applied to a server, and its performance is compared with the existing Linux power management scheme. Experiments with synthetic workload show that the proposed scheme can reduce power consumption further than Linux scheme.
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