Dynamic voltage scaling of mixed task sets in priority-driven systems

Shin, Dongkun,Kim, Jihong IEEE 2006 IEEE transactions on computer-aided design of inte Vol.25 No.3

This paper describes dynamic voltage scaling (DVS) algorithms for real-time systems with both periodic and aperiodic tasks. Although many DVS algorithms have been developed for real-time systems with periodic tasks, none of them can be used for a system with both periodic and aperiodic tasks because of the arbitrary temporal behaviors of aperiodic tasks. This paper proposes off-line and on-line DVS algorithms that are based on existing DVS algorithms. The proposed algorithms utilize the execution behaviors of scheduling servers for aperiodic tasks. Since there is a tradeoff between the energy consumption and the response time of aperiodic tasks, the proposed algorithms focus on bounding the response time degradation of aperiodic tasks although they delay the response time by stretching the task execution to get high energy savings in mixed task sets. Experimental results show that the proposed algorithms reduce the energy consumption by 48% and 35% over the non-DVS scheme under rate monotonic (RM) scheduling and earliest deadline first (EDF) scheduling, respectively.

Optimizing Intratask Voltage Scheduling Using Profile and Data-Flow Information

Shin, Dongkun,Kim, Jihong IEEE 2007 IEEE transactions on computer-aided design of inte Vol.26 No.2

<P>Intratask dynamic-voltage scheduling (IntraDVS), which adjusts the supply voltage within an individual-task boundary, has been introduced as an effective technique for developing low-power single-task applications or low-power multitask applications, where a small number of tasks are dominant in total execution time. The original IntraDVS technique used the remaining worst case execution cycles, and the control-flow information to identify the voltage-scaling points (VSPs) of a program. In this paper, two kinds of improvement techniques enhancing the energy performance of the IntraDVS are proposed. One is to use profile information to optimize the voltage schedule for the remaining average-case execution path (RAEP-IntraDVS). The other is to use data-flow information to optimize the locations of VSPs [look-ahead IntraDVS (LaIntraDVS)]. The experimental results show that the RAEP-IntraDVS can reduce the energy consumption by 20% on average and the LaIntraDVS can reduce the energy consumption by 40%-45% compared with the original IntraDVS</P>

Power Consumption Characterization of Flash Memory SSD

Seungyong Shin,Dongkun Shin 대한전자공학회 2010 ICEIC:International Conference on Electronics, Inf Vol.1 No.1

Solid state disks (SSDs) are replacing hard disk drives (HDDs) due to their high random access performance and low power consumption. Although SSDs are low power storage devices, the power consumptions of SSDs are not negligible as SSDs adopt parallel architectures. In this paper, we analyze the power and energy consumption behaviors of SSDs depending on the I/O request patterns and provide several hints on energy optimization. In addition, our analysis technique enables to extract several architectural features of target SSD which vendors do not provide to users.

정적 시간 분석을 이용한 저전력 태스크내 전압 스케줄링

신동군(Dongkun Shin),김지홍(JiHong Kim),이성수(Seongsoo Lee) 한국정보과학회 2001 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.28 No.11·12

CMOS 회로의 전력 소모는 공급 전압의 제곱에 비례하기 때문에 공급 전압을 낮추는 것이 전력 소모를 줄이는 데 매우 효과적이다. 본 논문에서는 저전력 경성 실시간 응용프로그램을 위한 태스크내 전압 스케줄링 알고리즘을 제안한다. 정적 시간 분석 기법을 바탕으로 제안된 이 알고리즘은 각각의 태스크 내부에서 프로세서의 공급 전압을 조정한다. 제안된 알고리즘에 의해 전압 스케줄링된 프로그램은 모든 유휴 시간을 완전히 이용함으로써 항상 프로그램의 수행을 마감 시간에 근접하여 끝나도록 하여 많은 전력 감소 효과를 얻을 수 있다. 제안된 알고리즘의 효과를 검증하기 위해 일반적인 프로그램을 동적 전압을 사용하는 같은 기능의 프로그램으로 자동으로 변환하는 소프트웨어 도구도 개발되었다. 실험 결과, 자동화 소프트웨어 도구에 의해 변환된 MPEG-4 부호기와 복호기의 저전력 버전이 전원 차단 기능을 가진 고정 전압 시스템에서 실행된 원래 프로그램에 비하여 전력 소모가 7~25%에 불과함을 알 수 있었다. Since energy consumption of CMOS circuits has a quadratic dependency on the supply voltage, lowering the supply voltage is the most effective way of reducing energy consumption. We propose an intra-task voltage scheduling algorithm for low-energy hard real-time applications. Based on a static timing analysis technique, the proposed algorithm controls the supply voltage within an individual task boundary. By fully exploiting all the slack times, a scheduled program by the proposed algorithm always complete its execution near the deadline, thus achieving a high energy reduction ratio. In order to validate the effectiveness of the proposed algorithm, we built a software tool that automatically converts a DVS-unaware program into an equivalent low-energy program. Experimental results show that the low-energy version of an MPEG-4 encoder/decoder (converted by the software tool) consumes less than 7~25% of the original program running on a fixed-voltage system with a power-down mode.

저전력 네트워크-온-칩을 위한 통신 최적화 기법

신동군(Dongkun Shin),김지홍(Jihong Kim) 한국정보과학회 2008 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.35 No.3·4

네트워크-온-칩은 미래 시스템-온-칩 제품을 위한 실용적인 개발 플랫폼으로서 부각되고 있다. 우리는 전압 조절이 가능한 회선을 가진 네트워크-온-칩에서 태스크간 통신으로 인한 전력 소모를 최소화하기 위한 정적 알고리즘을 제시한다. 최적의 통신 속도를 찾기 위해 제시된 (유전자 알고리즘에 기반한) 기법은 네트워크 망 구조, 태스크 할당, 타일 매핑, 라우팅 경로 할당, 태스크 스케줄링과 회선 속도 할당을 포함한다. 제시된 설계 기법은 기존의 기법과 비교하여 평균 28%까지 전력 소비를 감소시킬 수 있다는 것을 실험 결과는 보여 준다. Networks-on-Chip (NoC) is emerging as a practical development platform for future systems-on-chip products. We propose an energy-efficient static algorithm which optimizes the energy consumption of task communications in NoCs with voltage scalable links. In order to find optimal link speeds, the proposed algorithm (based on a genetic formulation) globally explores the design space of NoC-based systems, including network topology, task assignment, tile mapping, routing path allocation, task scheduling and link speed assignment. Experimental results show that the proposed design technique can reduce energy consumption by 28% on average compared with existing techniques.

실행 시간 프로파일을 이용한 저전력 경성 실시간 프로그램용 동적 전압 조절 알고리즘

신동군(Dongkun Shin),김지홍(Jihong Kim) 한국정보과학회 2002 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.29 No.11·12

Intra-task voltage scheduling (IntraVS), which adjusts the supply voltage within an individual task boundary, is an effective technique for developing low-power applications. In this paper, we propose a novel intra-task voltage scheduling algorithm for hard real-time applications based on average-case execution time. Unlike the conventional IntraVS algorithm where voltage scaling decisions are based on the worst-case execution cycles, the proposed algorithm improves the energy efficiency by controlling the execution speed based on average-case execution cycles while meeting the real-time constraints. The experimental results using an MPEG-4 decoder program show that the proposed algorithm reduces the energy consumption by up to 34% over conventional IntraVS algorithm. 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 스케쥴링과는 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 스케쥴링에 비해서 전력 소모를 최대 34% 감소시켰다.

저전력 VLIW 명령어 추출을 위한 연산 재배치 기법

신동군(Dongkun Shin),김지홍(Jihong Kim) 한국정보과학회 2001 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.28 No.9·10

이동용 응용프로그램이 요구하는 계산량이 늘어남에 따라 많은 이동용 컴퓨터 시스템이 성능을 높이기 위해서 VLIW 프로세서를 사용하여 설계되고 있다. VLIW 구조에서는 하나의 명령어(instruction)가 여러 개의 연산(operation)을 가지고 있는 데, 이들이 명령어안에서 어떻게 배치되느냐에 따라 명령어 추출(fetch)시의 전력 소모가 큰 차이를 보인다. 본 논문에서는 저전력 VLIW 명령어 추출을 위해 컴파일러의 후단계로 사용되는 최적의 연산 재배치 기법을 제시한다. 제안 된 방법은 연속적인 명령어 추출시의 스위칭 활동(switching activity)이 최소화가 되도록 연산의 순서를 수정한다. 벤치마크 프로그램에 대해 실험해 본 결과, 제안된 기법을 사용하여 명령어를 재배치하는 경우 명령어 추출시 스위칭 활동이 평균적으로 약 34% 줄어듬을 확인하였다. As mobile applications are required to handle more computing-intensive tasks, many mobile devices are designed using VLIW processors for high performance. In VLIW machines where a single instruction contains multiple operations, the power consumption during instruction fetches varies significantly depending on how the operations are arranged within the instruction. In this paper, we describe a post-pass optimal operation rearrangement method for low-power VLIW instruction fetch. The proposed method modifies operation placement orders within VLIW instructions so that the switching activity between successive instruction fetches is minimized. Our experiment shows that the switching activity can be reduced by 34% on average for benchmark programs.

낸드 플래시 메모리 저장 장치 기반의 영상 녹화 장치를 위한 exFAT 파일 시스템 개선

신철규(Cheolgyu Shin),김영훈(Younghun Kim),신동군(Dongkun Shin) 한국정보과학회 2015 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.2015 No.12

임베디드 시스템에서의 객체 탐지 네트워크 양자화

신상준(Sangjune Shin),신동균(Dongkun Shin) 대한전자공학회 2023 대한전자공학회 학술대회 Vol.2023 No.6

This paper addresses the limitations of realtime application of object detection techniques in embedded computing environments. To overcome these limitations, compression methods such as pruning and quantization are being investigated. In this study, various quantization techniques, including post-training quantization, partial quantization, and quantization-aware training, are applied to the YOLO v3 model to evaluate and analyze their effects in embedded system environments. Experiments were conducted using the YOLO v3 model and the PASCAL VOC dataset. The experimental results show that the quantized models can reduce model size and inference time but result in accuracy loss. Therefore, this research contributes to improving object detection performance in embedded systems by proposing and analyzing various quantization techniques for lightweighting object detection technology in embedded environments.

Offline Deduplication for Solid State Disk Using a Lightweight Hash Algorithm

Eunsoo Park,Dongkun Shin 대한전자공학회 2015 Journal of semiconductor technology and science Vol.15 No.5

Deduplication technique can expand the lifespan and capacity of flash memory-based storage devices by eliminating duplicated write operations. The deduplication techniques can be classified into two approaches, i.e., online and offline approaches. We propose an offline deduplication technique that uses a lightweight hash algorithm, whereas the previous offline technique uses a high-cost hash algorithm. Therefore, the memory space for caching hash values can be reduced, and more pages can be examined for deduplication during short idle intervals. As a result, it can provide shorter write latencies compared to the online approach, and can show low garbage collection costs compared to the previous offline deduplication technique.