분리형 트랜잭션 버스를 기반으로한 다중 프로세서 시스템을 위해 개선된 쓰기-무효화 스누핑 캐쉬 일관성유지 프로토콜

장성태(Jhang Seong Tae),전주식(Jhon Chu Shik) 한국정보과학회 1994 정보과학회논문지 Vol.21 No.1

본 논문에서는 분리형 트랜잭션 버스를 기반으로한 다중 프로세서 환경하에서 기존의 쓰기-무효화 스누핑 캐쉬 일관성 프로토콜들의 문제점들을 개선한 새로운 쓰기-무효화 스누핑 캐쉬 일관성 프로토콜인 MMESSII(Modified, Modified-shared, Exclusive, Shared-source, Shared, Invalid-by-other, Invalid) 캐쉬 프로토콜을 제시한다. MMESSII 캐쉬 프로토콜에서 각 캐쉬 블럭은 그 블럭을 가장 최근에 무효화 시킨 프로세서 모듈을 명시하는 ID 정보를 유지한다. 각 캐쉬 블럭은 또한 두개의 갱신된 캐쉬 상태들(MODI-FlED, MODIFIED-SHARED)과 한개의 배타적으로 유효한 캐쉬 상태(EXCLUSIVE), 두개의 공유된 캐쉬 상대들(SHARED-SOURCE, SHARED) 및 두개의 무효화된 캐쉬 상대들(INVALID-BY-OTHER, INVALID)로 구성된 7개의 캐쉬 상태중의 하나를 유지한다. MMESSII 캐쉬 프로토콜은 이러한 캐쉬 상태들과 ID 정보를 이용하여 메모리 모듈들과 시스템 버스에서의 접근 충돌의 횟수를 크게 줄이며, 빠른 캐쉬-대-캐쉬 응답을 제공한다. In this paper, we present a new write-invalidate snooping cache coherence protocol called MMESSII(Modified, Modified-shared, Exclusive, Shared-source, Shared, Invalid-by-other, Invalid) cache protocol which addresses several significant drawbacks of existing write-invalidate snooping cache coherence protocols under the split transaction bus based multiprocessor environment. In this protocol, each cache block maintains the ID information to identify the processor module that invalidated the block most recently. It also maintains one of seven cache states which consist of two updated states(MODIFIED, MODIFIED-SHARED), one exclusive state(EXCLUSIVE), two shared states(SHARED-SOURCE, SHARED) and two invalidated states(INVALID-BY-OTHER, INVALID). By using these states and the ID information, our protocol reduces the contention for both memory modules and system bus significantly, and also provides the fast cache-to-cache response.

버스를 기반으로한 다중 프로세서 시스템을 위한 새로운 스누핑 캐쉬 일관성 프로토콜

장성태(Seong Tae Jhang),전주식(Chu Shik Jhon) 한국정보과학회 1993 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.20 No.2

본 논문에서는 분리형 트랜잭션 버스를 기반으로한 다중 프로세서 환경하에서 기존의 쓰기-무효화 스누핑 캐쉬 일관성 프로토콜들의 문제점들을 개선한 새로운 쓰기-무효화 스누핑 캐쉬 일관성 프로토콜인 MMESSII(Modified, Modified-shared, Exclusive, Shared-source, Shared, Invalid-by-other, Invalid) 캐쉬 프로토콜을 제시한다. MMESSII 캐쉬 프로토콜에서 각 캐쉬 블럭은 그 블럭을 가장 최근에 무효화시킨 프로세서 모듈을 명시하는 ID 정보를 유지한다. 각 캐쉬 블럭은 또한 두개의 갱신된 캐쉬 상태들(MODIFIED, MODIFIED-SHARED)과 한개의 배타적으로 유효한 캐쉬 상태(EXCLUSIVE), 두개의 공유된 캐쉬 상태들(SHARED-SOURCE, SHARED) 및 두개의 무효화된 캐쉬 상태들(INVALID-BY-OTHER, INVALID)로 구성된 7개의 캐쉬 상태중의 하나를 유지한다. MMESSII 캐쉬 프로토콜은 이러한 캐쉬 상태들과 ID 정보를 이용하여 메모리 모듈들과 시스템 버스에서의 접근 충돌의 횟수를 크게 줄이며, 빠른 캐쉬-대-캐쉬 응답을 제공한다.

MESI 캐쉬 일관성 유지 프로토콜의 성능 향상에 관한 연구

장성태(Seong Tae Jhang),김명주(Myuhng Joo Kim),전주식(Chu Shik Jhon) 한국정보과학회 1995 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.22 No.1

본 논문에서는 분리형 트랜잭션 버스를 기반으로한 다중 프로세서 환경하에서 MESI 캐쉬 일관성 유지 프로토콜의 문제점을 개선하기 위해 제시된 I-MESI 캐쉬 일관성 유지 프로토콜을 더욱 개선한 MI-MESI 쓰기-무효화 스누핑 캐쉬 일관성 유지 프로토콜을 제시한다. 본 논문을 통해 제시하는 MI-MESI 캐쉬 일관성 유지 프로토콜은 각 캐쉬 블럭을 위해 여섯개의 캐쉬 상태 즉, Modified-shared, Invalid-by-other, Modified, Exclusive, Shared 및 Invalid 상태를 유지하여, 기존의 MESI와 I-MESI 캐쉬 일관성 유지 프로토콜에서 발생하는 불필요한 메모리 모듈의 갱신과 메모리 모듈에서의 접근 충돌을 크게 줄여서 빠른 메모리 접근 시간을 제공할 수 있다.

컴퓨터구조 : MI-MESI 쓰기-무효화 스누핑 캐쉬 일관성 유지 프로토콜

장성태(Jhang Seong Tae) 한국정보처리학회 1995 정보처리학회논문지 Vol.2 No.5

In this paper, we present MI-MESI write-invalidate snooping cache coherence protocol which addresses several significant drawbacks of MESI and I-MESI write-invalidate snooping cache coherence protocols under the split transaction bus based multiprocessor environment. In this protocol, each cache block maintains one of six cache states which represent Modified-shared, Invalid-by-other, Modified, Exclusive, Shared and Invalid states. By using these cache states, our protocol reduces both the access contention and unnecessary updates for the memory modules significantly, and thus providing the fast memory access time.

리피터 노드를 이용한 Scalable CC-NUMA 시스템

경진미,장성태,Kyoung, Jin-Mi,Jhang, Seong-Tae 한국정보과학회 2002 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.33 No.3

Since CC-NUMA architecture has to access remote memory, the interconnection network determines the performance of the CC-NUMA system. Bus which has been used as a popular interconnection network has many limits in a large-scale system because of the limited physical scalability and bandwidth. The dual ring interconnection network, composed of high-speed point-to-point links, is made to resolve the defects of the bus for the large-scale system. However, it also has a problem, in that the response latency is rapidly increased when many nodes are attached to the snooping based CC-NUMA system with the dual ring. In this paper, we propose a ring architecture with repeater nodes in order to overcome the problem of the dual ring on a snooping based CC-NUMA system, and design a repeater node adapted to this architecture. We will also analyze the effects of proposed architecture on the system performance and the response latency by using a probability-driven simulator. CC-NUMA구조에서는 원격 메모리에 대한 접근이 불가피한 구조적인 특성 때문에 상호 연결망이 성능을 좌우하는 큰 변수로 작용한다. 기존에 사용되는 버스는 대역폭의 한계와 물리적 확장성 때문에 대규모의 시스템에는 적합하지 않다. 이를 대체하는 고속의 지점간 링크를 도입한 이중 링 구조는 이러한 버스의 한계를 극복하고는 있지만 많은 노드를 거쳐야 하는 문제로 인해 응답 지연 시간이 증가하는 단점을 안고 있다. 본 논문에서는 요청과 응답 패킷의 지연 시간을 줄이는 방안으로 리피터 노드를 이용한 다중 링을 제안한다. 제안된 시스템은 링과 링 사이의 구조가 대칭형을 이루고 있어 요청을 내보내는 링을 제외한 다른 링의 hop수는 똑같은 수치를 갖고 있으며, 이중 링에 비해 최대의 hop수와 최소의 hop수의 차가 적고 평균 hop수 또한 적어 좋은 성능을 보인다. 본 논문에서는 또한 이러한 구조를 유지하기 위한 리피터 노드의 구조를 제안하며 리피터 노드의 구조와 노드의 확장에 따른 다양한 성능을 확률 구동 시뮬레이터를 사용하여 평가를 수행한다.

이중 링 CC-NUMA 시스템에서 링 구조 변화에 따른 시스템 성능 분석

윤주범,장성태,전주식,Yun, Joo-Beom,Jhang, Seong-Tae,Jhon, Shik-Jhon 한국정보과학회 2002 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.29 No.2

NUMa 구조는 원격 메모리에 대한 접근이 불가피한 구조적 특성 때문에 상호 연결망이 시스템 성능을 좌우하는 큰 변수가 된다. 기존에 대중적으로 사용되던 버스는 물리적 확장성 및 대역폭에서 대규모 시스템을 구성하는데 한계를 보인다. 이를 대체하는 고속의 지점간 링크를 사용한 이중 링구조는 버스가 가지는 확장성 및 대역폭의 한계라는 단점을 개선하였으나, 많은 노드가 연결되는 경우에는 응답 지연시간이 증가하는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 스누핑 프로토콜이 적용된 이중 일 구조에서 노드개수 증가에 따른 응답지연시간 증가의 문제점을 보안하기 위해 코달 링 구조로의변화를 제안하고 이 구조에 효과적인 링크 제어기를 설계한다. 또한 확률 구동 시뮬레이터를통해 본 논문을 통해 제시한 코달 링 구조가 시스템의 성능 및 응답시간에 미치는 영향을 알아본다. Since NUMA architecture has to access remote memory an interconnection network determines the performance of CC-NUMA system Bus which has been used as a popular interconnection network has many limits to build a large-scale system because of the limited physical scalabilty and bandwidth Dual ring interconnection network composed of high speed point-to-point links is made up for resolving the defects of the bus for large-scale system But it also has a problem that the response latency is rapidly increased when many node are attached to snooping based CC-NUMA system with dual ring In this paper we propose a chordal ring architecture in order to overcome the problem of the dual ring on snooping based CC-NUMA system and design and efficient link controller adopted to this architecture. We also analyze the effects of chordal ring architecture on the system performance and the response latency by using probability driven simulator.

임베디드 시스템을 위한 MPEG-4 동영상 플레이어 구현

김수한,이명원,장성태,Kim, Soo-Han,Lee, Myeong-Won,Jhang, Seong-Tae 한국정보처리학회 2007 정보처리학회논문지D Vol.14 No.3

임베디드 시스템 기술 발전으로 차세대 컴퓨터로서 웨어러블 컴퓨터가 등장하게 되었다 아직까지 이러한 웨어러블 컴퓨터는 하드웨어와 소프트웨어 성능의 한계로 응용에 제한을 가지고 있다. 본 연구에서는 국내에서 개발한 임베디드 웨어러블 컴퓨터에서 멀티미디어 응용 서비스가 가능하도록 하는 MPEG-4 비디오 플레이어를 구현하였다. 본 논문은 ETRI에서 개발한 손목시계형 웨어러블 컴퓨터인 WPS(Wearable Personal Station) 상에서의 MPEG-4 동영상 플레이어 구현에 대해 기술한다. A wearable computer has appeared as the next generation computer with the development of embedded system technique in our country, although it has not been applicable well since the hardware and software capabilities are limited for multimedia service. We have implemented a MPEG-4 video player to provide with such multimedia application service using the embedded systems. This paper illustrates the development of MPEG-4 video player operating on the wearable computer named WPS(Wearable Personal Station), the wristwatch PC developed at ETRI.

내포성이 재거된 공유 캐시에 기반한 계층 버스 CC-NUMA 다중 처리기

서효중(Hyo-Joong Suh),장성태(Seong Tae Jhang),전주식(Chu Shik Jhon) 한국정보과학회 1998 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.25 No.3

계층 버스를 이용한 Cache-Coherent Non-Unifom-Memory-Access(CC-NUMA) 다중 처리기 시스템은 단일 버스 시스템의 단순성을 이용하며, 계층 버스를 이용하여 확장성을 갖춘 형태로 많은 시스템에서 채용되고 있다. 이러한 CC-NUMA 시스템에서 캐시는 원격 메모리 접근 횟수를 줄이고 버스의 사용률을 낮추기 위하여 가장 중요한 역할을 하고 있다. 본 논문에서는 접근 목록(Access-list)과 내포성(multilevel inclusion MLI)을 유지하지 않는 캐시 일관성유지 프로토콜을 제안한다. 제안된 시스템은 상위 단계의 캐시 내포성에 따른 캐시 성능 저하를 일으키지 않으며, 접근 목록을 이용하여 내포성을 유지하는 캐시의 이점을 유지한다. 제안된 시스템의 성능평가를 위하여 MINT를 이용한 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 결과, 공유 캐시 적중률은 응용에 따라 읽기 접근이 최대 40%, 쓰기 접근이 최대 75% 증가되었고 수행 시간은 응용에 따라 최대 34%로 감소되었다. Cache-Coherent Non-Uniform-Memory-Access(CC-NUMA) multiprocessor system using hierarchical bus takes advantage of the implementational simplicity of we bus and has the advantage of the hierarchical system with respect to the scalability. The cache of the CC-NUMA multiprocessor system plays an important role in reducing the number of access to the remote memory and thus reducing the utilization of the bus In this paper, we propose a new architecture which has an Access-list and an appropriate cache coherence protocol not to have any inclusion property. The architecture alleviates the cache performance degradation which is caused by upper-level cache inclusion and maintains the gain which is originated from cache inclusion by keeping history of access in an Access-list. The suggested architecture was evaluated through the simulation based upon MINT. The simulation results show that hit-ratios of the shared caches are increased by 40% for read accesses and 75% for write accesses, and that execution time is reduced to 34% for some applications.

이중 링 CC - NUMA 시스템에서 링 구조 변화에 따른 시스템 성능 분석

윤주범(Joo Beom Yun),장성태(Seong Tae Jhang),전주식(Chu Shik Jhon) 한국정보과학회 2002 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.29 No.1·2

NUMA 구조는 원격 메모리에 대한 접근이 불가피한 구조적 특성 때문에 상호 연결망이 시스템 성능을 좌우하는 큰 변수가 된다. 기존에 대중적으로 사용되던 버스는 물리적 확장성 및 대역폭에서 대규모 시스템을 구성하는 데 한계를 보인다. 이를 대체하는 고속의 지점간 링크를 사용한 이중 링 구조는 버스가 가지는 확장성 및 대역폭의 한계라는 단점을 개선하였으나, 많은 노드가 연결되는 경우에는 응답 지연시간이 증가하는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 스누핑 프로토콜이 적용된 이중 링 구조에서 노드 개수 증가에 따른 응답 지연시간 증가의 문제점을 보완하기 위해 코달 링 구조로의 변화를 제안하고, 이 구조에 효과적인 링크 제어기를 설계한다. 또한 확률 구동 시뮬레이터를 통해 본 논문을 통해 제시한 코달 링 구조가 시스템의 성능 및 응답 지연시간에 미치는 영향을 알아본다. Since NUMA architecture has to access remote memory, an interconnection network determines the performance of CC-NUMA system. Bus, which has been used as a popular interconnection network, has many limits to build a large-scale system because of the limited physical scalability and bandwidth. Dual ring interconnection network, composed of high-speed point-to-point links, is made up for resolving the defects of the bus for large-scale system. But, it also has a problem that the response latency is rapidly increased when many nodes are attached to snooping based CC-NUMA system with dual ring. In this paper, we propose a chordal ring architecture in order to overcome the problem of the dual ring on snooping based CC-NUMA system, and design an efficient link controller adopted to this architecture. We also analyze the effects of chordal ring architecture on the system performance and the response latency by using probability-driven simulator

리피터 노드를 이용한 Scalable CC - NUMA 시스템

경진미(Jin Mi Kyoung),장성태(Seong Tae Jhang) 한국정보과학회 2002 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.29 No.9·10

CC-NUMA구조에서는 원격 메모리에 대한 접근이 불가피한 구조적인 특성 때문에 상호 연결망이 성능을 좌우하는 큰 변수로 작용한다. 기존에 사용되는 버스는 대역폭의 한계와 물리적 확장성 때문에 대규모의 시스템에는 적합하지 않다. 이를 대체하는 고속의 지점간 링크를 도입한 이중 링 구조는 이러한 버스의 한계를 극복하고는 있지만 많은 노드를 거쳐야 하는 문제로 인해 응답 지연 시간이 증가하는 단점을 안고 있다. 본 논문에서는 요청과 응답 패킷의 지연 시간을 줄이는 방안으로 리피터 노드를 이용한 다중 링을 제안한다. 제안된 시스템은 링과 링 사이의 구조가 대칭형을 이루고 있어 요청을 내보내는 링을 제외한 다른링의 hop수는 똑같은 수치를 갖고 있으며, 이중 링에 비해 최대의 hop수와 최소의 hop수의 차가 적고 평균 hop수 또한 적어 좋은 성능을 보인다. 본 논문에서는 또한 이러한 구조를 유지하기 위한 리피터 노드의 구조를 제안하며 리피터 노드의 구조와 노드의 확장에 따른 다양한 성능을 확률 구동 시뮬레이터를 사용하여 평가를 수행한다. Since CC-NUMA architecture has to access remote memory, the interconnection network determines the performance of the CC-NUMA system. Bus which has been used as a popular interconnection network has many limits in a large-scale system because of the limited physical scalability and bandwidth. The dual ring interconnection network, composed of high-speed point-to-point links, is made to resolve the defects of the bus for the large-scale system. However, it also has a problem, in that the response latency is rapidly increased when many nodes are attached to the snooping based CC-NUMA system with the dual ring. In this paper, we propose a ring architecture with repeater nodes in order to overcome the problem of the dual ring on a snooping based CC-NUMA system, and design a repeater node adapted to this architecture. We will also analyze the effects of proposed architecture on the system performance and the response latency by using a probability-driven simulator.