에너지 관점에서 임베디드 자바가상기계의 메모리 접근 형태

양희재,Yang Heejae 한국정보처리학회 2005 정보처리학회논문지 A Vol.12 No.3

임베디드 시스템에서 일반적으로 메모리가 가장 많은 에너지를 소비하는 것으로 알려지고 있다. 임베디드 자바가상기계의 경우도 마찬가지이며, 따라서 보다 에너지 효율이 높은 자바가상기계의 개발을 위해서는 자바 메모리의 에너지 사용을 최적화 하는 것이 무엇보다 중요하다. 본 논문에서는 자바 프로그램 실행 시 수많은 바이트코드들이 어떻게 논리적 메모리를 접근하는지 분석하였다. 이런 접근 형태 분석은 자바 메모리의 설계 및 구현 기술을 선택하는데 큰 통찰력을 제공해 준다 힙, 오퍼랜드 스택, 지역변수배열 등 세 가지 논리적 데이터 공간에 대해 각각 메모리 접근을 분석하였으며, 분석 결과 오퍼랜드 스택이 가장 빈번하게, 또한 균일하게 사용되었으며 힙이 가장 드물게, 그리고 불균일하게 사용되었음을 알 수 있었다. 힙과 지역변수배열은 읽기 위주로 사용되었으며, 오퍼랜드 스택은 읽기와 쓰기 비율이 크게 다르지 않았다. Several researchers have pointed out that the energy consumption in memory takes a dominant fraction on the energy budget of a whole embedded system. This applies to the embedded Java virtual machine tn, and to develop a more energy-efficient JVM it is absolutely necessary to optimize the energy usage in Jana memory. In this paper we have analyzed the logical memory access pattern in JVM as it executes numerous number of bytecode instructions while running a Java program. The access pattern gives us an insight how to design and select a suitable memory technology for Java memory. We present the memory access pattern for the three logical data spaces of JVM: heap, operand stack, and local variable array. The result saws that operand stack is accessed most frequently and uniformly, whereas heap used least frequently and non-uniformly among the three. Both heap and local variable array are accessed mostly in read-only fashion, but no remarkable difference is found between read and write operations for operand stack usage.

simpleRTJ 임베디드 자바가상기계의 ROMizer 분석 연구

양희재,Yang, Hee-jae 한국정보처리학회 2003 정보처리학회논문지 A Vol.10 No.4

전용 목적의 임베디드 자바 시스템은 일반적으로 프로그램을 이루는 모든 클래스 파일들이 호스트 컴퓨터 상의 ROMiaer에 의해 하나의 ROM 이미지로 변형되고, ROM에 적재된 이미지를 임베디드 시스템의 자바가상기계가 실행하는 모델을 따른다. 제한된 크기의 메모리 자원과 낮은 성능의 프로세서를 갖는 임베디드 시스템에서는 이 ROM 이미지를 어떤 형식으로 정의하는가 하는 것이 매우 중요하다. 그 형식에 따라 원래의 클래스 파일보다 휠씬 적은 크기의 메모리 만으로도 전체 클래스 정보를 담을 수 있게 되며, 또한 클래스 내부 정보에 신속하게 접근할 수 있게 되기 때문이다. 본 논문에서는 simpleRTJ라고하는 임베디드 자바가상기계에서 구현된 ROMizer와, 특히 그것이 생성하는 RON 이미지의 형식에 대해 분석해보았다. 분석 결과 ROMizer는 원래 클래스 파일에 비해 절반 이상의 메모리 절감 효과를 얻게 하며, 최대 6배 이상의 속도로 클래스 내부 정보를 접근할 수 있게 하는 것으로 밝혀졌다. 이 연구의 결과는 ROM 기반의 임베디드 자바 시스템을 위한 보다 효율적인 ROMizer 의 개발에 적용되어질 수 있을 것으로 기대된다. Dedicated-purpose embedded Java system usually takes such model that all class files are converted into a single ROM Image by the ROMizer in the host computer, and then the Java virtual machine in the embedded system executes the image. Defining the ROM Image is a very important issue for embedded system with limited memory resource and low-performance processor since the format directly influences on the memory usage and effectiveness of accessing entries in classes. In this paper we have analyzed the ROMizer and especially the format of the ROM image implemented in the simpleRTJ embedded Jana virtual machine. The analysis says that memory space can be saved up to 50% compared to the original class file and access speed exceeds up to six times with the use of the ROMizer. The result of this study will be applied to develop a more efficient ROMizer for a ROM-based embedded Java system.

자바가상기계에서 탐침 클래스를 이용한 클래스 영역 크기의 예측

양희재,Yang, Hee-Jae 대한전자공학회 2005 電子工學會論文誌-CI (Computer and Information) Vol.42 No.4

클래스 영역은 자바가상기계 내에서 각종 상수와 필드, 메소드 등이 위치하는 메모리공간의 한 부분이다. 임베디드 자바 시스템과 같이 제한적 메모리 자원을 갖는 시스템에서는 클래스 영역의 크기를 아는 것이 매우 중요하다. 본 논문에서는 이 영역의 크기를 예측할 수 있게 하는 일반적 수식을 유도하였다 이 수식은 구현되는 자바가상기계에 의존적인 몇 개의 상수들을 필요로 하는데, 우리는 이들 상수들이 몇 개의 간단한 탐침 클래스에 의해 구해질 수 있음을 보였다. 본 접근 방식의 정확성을 증명하기 위한 실험 결과도 함께 나타내었다. Class area is a portion of memory where the constants, fields, and codes of the classes loaded into the Java virtual machine are kept. Knowing the size of the class area is very important especially for embedded Java system with limited memory resources. This paper induces a formula which makes it possible estimate the size of the area. The formula needs some constant values specific to target JVM implementation. We also show that these values can be found using some simple probe classes. An experimental result is included in this paper to confirm the correctness of our approach.

SimpleRTJ 자바가상기계에서 클래스 파일의 메모리 상 배치

양희재(Heejae Yang) 한국정보과학회 2002 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.29 No.2Ⅱ

자바가상기계는 클래스 파일에 있는 클래스, 상수, 필드, 메소드 등의 내부 정보를 읽고 자바 응용 프로그램을 실행한다. 보조기억장치가 없는 내장형 시스템의 경우 클래스 파일은 주기억장치, 즉 메모리에 두어야 하지만 클래스 파일 자체는 크기도 클 뿐 아니라 내부 정보에 접근하는 것도 효율적이지 못하다. 따라서 대개의 경우 클래스 파일을 변형한 형태로 메모리에 배치하는데, 본 논문에서는 특히 simpleRTJ 라고 하는 상용 내장형 자바가상기계에서 적용된 방식에 대해 조사해보았다. 이 플렛폼에서의 분석을 통해 클래스 파일의 크기가 얼마까지 줄어들 수 있고, 내부 정보에 대해서는 얼마나 효율적으로 접근할 수 있는지에 대해 고찰하였으며, 그 결과를 바탕으로 향후 더 개선된 형태로 클래스 파일을 메모리에 배치할 수 있는 방안에 대해 연구하고자 한다.

은행계좌 문제를 사용한 프로세스 동기화 교육

양희재(Hee-Jae Yang) 한국컴퓨터정보학회 2014 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.19 No.12

프로세스 동기화는 학생들이 운영체제 과목에서 가장 어려워하는 주제 중 하나이다. 한 번에 한 가지만을 생각하는 인간의 특성 상 여러 사건이 동시에 일어나는 병행 프로세스 환경을 이해하기 어렵기 때문이다. 유한버퍼 문제나 식사하는 철학자 문제 등 고전적 동기화 예제는 그 내용이 너무 기술적이거나 비현실적이기 때문에 운영체제를 처음 접하는 저학년 학생들의 관심과 이해를 이끌기 어려웠다. 본 논문에서는 이러한 고전적 동기화 예제의 대안으로 은행계좌 문제의 사용을 제안한다. 은행계좌 문제는 쉽고 현실적이며 일상생활에서 누구나 경험해 본 문제이기 때문에 학생들의 높은 이해와 흥미를 이끌 수 있었다. 프로세스 실행 순서의 제어, 경쟁조건으로 인한 잘못된 결과의 발생, 세마포어 사용, 교착상태, 모니터 등 다양한 동기화 주제에 대한 은행계좌 문제의 적용에 대해 연구하였다. Process synchronization is one of the most difficult subject for students learning the Operating System courses. It is due to the fact that concurrent process environment, where many events occur at the same time, is difficult to understand for ordinary human who thinks only one thing at a time. Classical synchronization examples like the Bounded buffer problem or the Dining philosopher problem fail to hook attention and interest from lower grade students who just begin to study the Operating System courses in college because these examples are either too technical or too unrealistic. In this paper we propose another synchronization example named the Bank account problem as an alternative to the classical ones. Bank account problem is proved to succeed getting high interest and understanding from the student as it is easy and realistic, and almost every student has the experience using bank account in real life. Various synchronization subjects including controlling the execution sequence of each process, incorrect result due to the race conditions, use of semaphores, deadlock, and monitor are considered to apply them to the Bank account problem.

자바 프로그램에서 메모리 영역 간 자료 이동에 따른 부담 분석

양희재(Heejae Yang) 한국정보과학회 2008 정보과학회논문지 : 소프트웨어 및 응용 Vol.35 No.5

자바 프로그램이 실행되면서 자료들은 상수에서 변수로, 변수에서 변수로 등 다양한 경로로 이동한다. 자료들은 메모리에 위치하며 자료의 이동은 메모리에 대한 접근을 필요로 한다. 메모리 접근은 시간지연과 에너지 소비를 야기하므로 여러 경로의 자료 이동이 어떤 부담을 갖는지를 아는 것은 효율적 프로그램 작성은 물론 고성능 자바가상기계의 구현에도 필수적이라 할 수 있다. 본 논문에서는 자바 메모리를 상수, 지역변수, 필드 등 세 가지 영역으로 나누고 각 영역 간의 자료 이동에 대한 부담을 조사하였다. 분석 결과 지역변수에서 지역변수로의 자료 이동이 가장 부담이 작고 필드에서 필드로의 이동이 가장 부담이 큰 것으로 조사 되었으며 부담 차이는 최대 2배에 이르는 것을 발견하였다. JIT 등 최적화 기술은 자료 이동 부담을 현저히 감소시켰으며 HotSpot JVM의 경우 최소 14배에서 최대 27배까지 부담 저하효과를 나타내었다. Data transfers occur during the execution time of a Java program, from constant to variable, from variable to other variable and so on. Data are located in memory and hence data transfer requires access to memory. As memory access generates both time delay and energy consumption it is absolutely necessary to know the data transfer overheads incurred among different paths not only to write an efficient program but also to build a high-performance Java virtual machine. In this paper we classify Java memory into three different regions, constant, local variable, and field, and then investigate data transfer overheads among these regions. The result says that the transfer between local variables incur the least overhead usually, while the transfer between fields incur the most. The difference of overheads reaches up to a double. Optimization techniques like JIT reduces the data transfer overhead dramatically. It is observed that the overhead is reduced from 14 to 27 times for the case of HotSpot JVM.

학령기 아동의 이야기 전사를 위한 자동음성인식 프로그램 비교

양희재(Hui Jae Yang),오은별(Eun-Byel Oh),김정미(Jung-Mee Kim) 한국언어청각임상학회 2023 Communication Sciences and Disorders Vol.28 No.1

배경 및 목적: 대부분의 임상가들은 발화 분석 시 전사에 많은 시간이 소요되는 것에 부담을 가진다. 최근 기술의 발전으로 자동음성인식 프로그램들이 개발되었으며, 본 연구는 Naver Clova와 Google STT 프로그램의 전사 정확도를 비교하고, 각 프로그램이 보이는오류 특성을 체계적으로 살펴보고자 하였다. 방법: 초등학교 1, 2학년의 일반 아동 20명과 언어학습장애 아동 20명을 대상으로 80개의이야기를 수집하였다. 4차 전사된 이야기 자료는 Naver Clova와 Google STT의 전사 정확도를 비교하는 준거 자료로 사용하였으며 전사 오류를 유형별로 살펴보았다. 결과: 전사 오류율에 있어 Naver Clova (15.17%)는 Google STT (30.11%)보다 통계적으로 유의하게 낮은 것으로 나타났다. 그러나 일반 아동과 언어학습장애 아동의 이야기 자료의 전사 오류율에서는 차이가 나타나지 않았다. 또한 각 프로그램의 오류를 유형별로 분석한 결과, Naver Clova의 오류는 대치가 많은 반면, Google STT의 오류는 생략이 많았다. 논의 및 결론: 결론적으로 아동의 이야기 자료 전사에서 Naver Clova가 Google STT보다 정확도가 높았으나 아동 집단 간 차이는 나타나지 않았다. 실제로 본 연구에서 산출된 자동전사의 낮은 오류율은 자동음성인식 프로그램이 임상적 유용성이 있음을 보여준다. 또한 자동음성인식 프로그램의 사용은 발화 분석에 방해가 되는 시간적 부담의 문제를 경감시키며, 이는 질적으로 높은 언어평가를 가능하게 할 것으로 사료된다. Objectives: Language sample analysis (LSA) is a critical component of child language assessment. However, most clinicians consider LSA to be time consuming work. In particular, transcription is seen as an overwhelming task. Due to rapid technological advances, various automatic speech recognition systems have been developed. This study aimed to investigate the accuracy and the characteristics of two automatic speech recognition programs, Naver Clova Speech (Naver Clova) and Google Speech-to-Text (STT). Methods: A total of 40 school-aged children with typical development (TD) and children with language learning disabilities (LLD) participated in the study. Each child was asked to generate two fictional narratives. In total, 72 narratives produced by 36 children were used. To examine the accuracy of Naver Clova and Google STT, syllable error rate was analyzed and com?pared to reference transcripts. For the detailed analysis, types of error such as substitution, deletion and insertion were examined. Results: Results showed that Naver Clova was significantly lower than Google STT in error rate of transcription. But the transcription error rate of the two child groups was not significantly different. Additionally, the Naver Clova error rate was higher in substitution, deletion, and insertion respectively. The Google STT error rate, on the other hand, was higher in deletion, substitution and insertion respectively. Conclusion: Naver Clova were more accurate than Google STT in transcribing children’s narratives. But the transcription accuracy of two child groups was not different. This suggests that recently developed automatic speech recognition systems have clinical util?ity. These systems can reduce clinician’s workload in regards to LSA and this would contribute to qualitatively enhanced language assessment.

언어학습장애 아동과 일반 아동의 이야기에 나타난 구문 능력 비교

양희재(Hui Jae Yang),김정미(Jung-Mee Kim) 한국언어치료학회 2021 言語治療硏究 Vol.30 No.4

자바 문장 형식이 프로그램 실행시간에 미치는 영향

양희재 ( Heejae Yang ) 한국정보처리학회 2005 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.12 No.2

다른 고수준 언어와 마찬가지로 자바도 할당문, 연산문, 조건문, 반복문, 호출문 등의 문장 형식을 갖는다. 자바의 모든 문장 형식은 바이트코드로 변환되어 자바가상기계 상에서 실행된다. 스택 기반구조를 갖는 자바가상기계에서 각 문장의 실행은 필연적으로 자료 이동을 요구하며, 자료 이동은 메모리 접근을 필요로 하므로 프로그램 실행 시간에 직접적 영향을 미친다. 본 논문에서는 각각의 자바 문장 형식이 어느 정도의 메모리 접근을 요구하며, 프로그램 실행 시간에는 어떤 영향을 미치는지를 분석하였다. 이 연구의 결과는 자바 프로그래머에게 프로그램 실행 시간면에서 보다 효율적인 프로그램 작성을 할 수 있도록 도와 줄 것이다.

임베디드 자바가상기계에서 바이트코드 실행을 위한 에너지 요구량

양희재 ( Heejae Yang ) 한국정보처리학회 2004 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.11 No.2

바이트코드는 자바가상기계의 기계어에 해당되는 명령어를 말하며, 이것이 실행되기 위해서는 에너지의 사용을 필요로 한다. 배터리로부터 모든 에너지를 공급받는 휴대용 임베디드 시스템에서는 배터리의 빈번한 재충전이나 교체에 따른 불편을 줄이기 위해 에너지 사용을 최소화하는 것이 매우 중요하다. 기존 연구에 따르면 메모리가 에너지 소비에 큰 몫을 차지하며, 따라서 에너지 절감을 위해서는 메모리에 대한 접근을 최소화하여야 한다. 본 논문에서는 수많은 바이트코드 중 실행 시 사용빈도가 3% 를 넘는 것들을 대상으로 메모리 접근 형태 및 회수에 대해 조사해보고, 그 결과를 통해 이 바이트코드들이 필요로하는 에너지 요구량에 대해 분석하였다.