플로어플랜 기법에 따른 3차원 멀티코어 프로세서의 성능, 전력효율성, 온도 분석

최홍준,손동오,김종면,김철홍,Choi, Hong-Jun,Son, Dong-Oh,Kim, Jong-Myon,Kim, Cheol-Hong 한국정보처리학회 2010 정보처리학회논문지 A Vol.17 No.6

공정기술 발달로 인해 칩 내부 집적도가 크게 증가하면서 내부 연결망이 멀티코어 프로세서의 성능 향상을 제약하는 주된 원인이 되고 있다. 내부 연결망에서의 지연시간으로 인한 프로세서 성능 저하 문제를 해결하기 위한 방안 중 하나로 3차원 적층 구조 설계 기법이 최신 멀티코어 프로세서를 설계하는데 있어서 큰 주목을 받고 있다. 3차원 적층 구조 멀티코어 프로세서는 코어들이 수직으로 쌓이고 각기 다른 층의 코어들은 TSV(Through-Silicon Via)를 통해 상호 연결되는 구성으로 설계된다. 2차원 구조 멀티코어 프로세서에 비해 3차원 적층 구조 멀티코어 프로세서는 내부 연결망의 길이를 감소시킴으로 인해 성능 향상과 전력소모 감소라는 장점을 가진다. 하지만, 이러한 장점에도 불구하고 3차원 적층 구조 설계 기술은 증가된 전력 밀도로 인해 발생하는 프로세서 내부 온도 상승에 대한 적절한 해결책이 마련되지 않는다면 실제로는 멀티코어 프로세서 설계에 적용되기 어렵다는 한계를 지니고 있다. 본 논문에서는 3차원 멀티코어 프로세서를 설계하는데 있어서 온도 상승 문제를 해결하기 위한 방안 중 하나인 플로어플랜 기법을 다양하게 적용해 보고, 기법 적용에 따른 프로세서의 성능, 전력효율성, 온도에 대한 상세한 분석 결과를 알아보고자 한다. 실험 결과에 따르면, 본 논문에서 제안하는 온도를 고려한 3가지 플로어플랜 기법들은 3차원 멀티코어 프로세서의 온도 상승 문제를 효과적으로 해결함과 동시에, 플로어플랜 변경으로 데이터 패스가 바뀌면서 성능이 저하될 것이라는 당초 예상과는 달리, 온도 하락으로 인해 동적 온도 제어 기법의 적용 시간이 줄어들면서 성능 또한 향상시킬 수 있음을 보여준다. 이와 함께, 온도 하락과 실행 시간 감소로 인해 시스템에서의 전력 소모 또한 줄일 수 있을 것으로 기대된다. As the process technology scales down and integration densities continue to increase, interconnection has become one of the most important factors in performance of recent multi-core processors. Recently, to reduce the delay due to interconnection, 3D architecture has been adopted in designing multi-core processors. In 3D multi-core processors, multiple cores are stacked vertically and each core on different layers are connected by direct vertical TSVs(through-silicon vias). Compared to 2D multi-core architecture, 3D multi-core architecture reduces wire length significantly, leading to decreased interconnection delay and lower power consumption. Despite the benefits mentioned above, 3D design technique cannot be practical without proper solutions for hotspots due to high temperature. In this paper, we propose three floorplan schemes for reducing the peak temperature in 3D multi-core processors. According to our simulation results, the proposed floorplan schemes are expected to mitigate the thermal problems of 3D multi-core processors efficiently, resulting in improved reliability. Moreover, processor performance improves by reducing the performance degradation due to DTM techniques. Power consumption also can be reduced by decreased temperature and reduced execution time.

다양한 벤치마크 프로그램 실행에 따른 GPU의 성능 및 전력의 정량적인 평가

최홍준(Hong Jun Choi),손동오(Dong Oh Son),김종면(Jong Myon Kim),김철홍(Cheol Hong Kim) 대한전기학회 2014 정보 및 제어 심포지엄 논문집 Vol.2014 No.10

GPU can improves the performance of computing system since GPU vendors provide the convenient APIs such as CUDA which utilize the GPU resources more easily. Even though power consumption as well as performance is important factor in designing GPU, most recent researches focus on the performance improvement. Power consumption should be considered since it has strong relation with both cost and reliability. Therefore, we analyze the performance and the power consumption of the GPU. According to our experimentation results, high GPU performance cannot guarantee that it shows the better performance per watt.

폐경 후 여성에서 저용량 성장 호르몬 요법이 골밀도, 인슐린양 성장인자, 악력 및 체지방과 혈중 지질 성분에 미치는 영향에 대한 연구

최홍준 ( Hong Jun Choi ),김윤숙 ( Yoon Sook Kim ),전섭 ( Seob Jeon ),김종수 ( Jong Soo Kim ),최승도 ( Seung Do Choi ),선우재근 ( Jae Gun Sunwoo ),배동한 ( Dong Han Bae ) 대한산부인과학회 2005 Obstetrics & Gynecology Science Vol.48 No.3

목적: 폐경 후 여성에서 저용량 성장 호르몬 요법이 골밀도에 미치는 영향에 대해 알아보고자 본 연구를 시행하였다. 연구 방법: 2003년 10월에서 2004년 3월까지 6개월 간 순천향대학교 천안병원 산부인과 외래에서 저용량 성장 호르몬 치료를 받은 폐경 후 여성 9명을 대상으로 생화학적 골지표와 골밀도 변화를 측정하여 그 변화를 비교 분석하였다. 결과: 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 환자의 평균 연령은 62.2±2.7세 였다. 2. 오스테오칼신은 Objective: To determine the effect of low-dose growth hormone (GH) replacement therapy on bone mineral density at the lumbar spine and femur, IGF-1, hand grip, body fat and serum lipid compositions in postmenopausal women. Methods: A total of 9 postmenopa

ABS 수지의 저온 열분해에 의한 액화특성 연구

최홍준 ( Hong Jun Choi ),정상문 ( Sang Mun Jeong ),이봉희 ( Bong Hee Lee ) 한국화학공학회 2011 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.49 No.4

The low temperature pyrolysis of ABS resin has been carried out in a batch reactor under the atmospheric pressure. The effect of the reaction temperature on the yield of pyrolytic oils has been determined in the present study. The oil products formed during pyrolysis were classified into gas, gasoline, kerosene, gas oil and heavy oil according to the petroleum product quality standard of Ministry of Knowledge Economy. The conversion reaches 80% after 60 min at 500℃ in the pyrolysis of ABS resin. The amount of the final product was ranked as gas heavy oil> gasoline> gas oil> kerosen based on the yield. The yields of heavy oil and gas oil increase with an increase in the reaction time and temperature.

ABS-Polyethylene 혼합물의 저온 열분해 특성평가

최홍준 ( Hong Jun Choi ),정상문 ( Sang Mun Jeong ),이봉희 ( Bong Hee Lee ) 한국화학공학회 2012 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.50 No.2

The low-temperature pyrolysis of ABS, polyethylene (PE) and an ABS-polyethylene (ABS-PE) mixture was conducted in a batch reactor at 450˚C. The conversion and the product yield were measured as a function of the reaction time with a variation of the mixture composition. The oil products formed during pyrolysis were classified into gas, gasoline, kerosene, gas oil and heavy oil according to the petroleum product quality standard of the Ministry of Knowledge Economy. The pyrolysis conversion increases with an increase in the content of PE. The yield of the pyro-lytic products was ranked as heavy oil>gas>gasoline>gas oil>kerosene as the content of PE in the mixture increases.

2차원 구조와 3차원 구조에 따른 멀티코어 프로세서의 온도 분석

최홍준(Hong-Jun Choi),안진우(Jin-Woo Ahn),장형범(Hyung-Beom Jang),김종면(Jong-Myon Kim),김철홍(Cheol-Hong Kim) 한국컴퓨터정보학회 2011 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.16 No.9

동작 주파수의 증가는 싱글코어 프로세서의 성능을 크게 향상시키는 반면 전력 소모 증가와 높은 온도로 인한 신뢰성 저하 문제를 유발하고 있다. 최근에는 싱글코어 프로세서의 한계점을 극복하기 위한 대안으로 멀티코어 프로세서가 주로 사용되고 있다. 하지만, 멀티코어 프로세서를 2차원 구조로 설계하는 경우에는 내부 연결망에서의 전송 지연 현상으로 인해 프로세서의 성능 향상이 제약을 받고 있다. 내부 연결망에서의 전송 지연을 줄이기 위한 방안으로 멀티코어 프로세서를 3차원 구조로 설계하는 연구가 최근 큰 주목을 받고 있다. 2차원 구조 멀티코어 프로세서와 비교하여 3차원 구조 멀티코어 프로세서는 성능 향상과 전력 소모 감소의 장점을 지닌 반면, 높은 전력 밀도로 인해 발생된 발열 문제가 프로세서의 신뢰성을 위협하는 문제가 되고 있다. 3차원 멀티코어 프로세서에서 발생되는 발열 문제에 대한 상세한 분석이 제공된다면, 프로세서의 신뢰성을 확보하기 위한 연구 진행에 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 그러므로 본 논문에서는 3차원 멀티코어 프로세서의 온도에 밀접하게 연관된 요소인 작업량, 방열판과의 거리, 그리고 적층되는 다이의 개수와 온도 사이의 관계를 자세히 살펴보고 높은 온도가 프로세서의 성능에 미치는 영향 또한 분석하고자 한다. 특히, 2차원 구조 멀티코어 프로세서와 3차원 구조 멀티코어 프로세서에서의 온도 문제를 함께 분석함으로써, 온도 측면에서 효율적인 프로세서 설계를 위한 가이드라인을 제시하고자 한다. Unfortunately, in current microprocessors, increasing the frequency causes increased power consumption and reduced reliability whereas it improves the performance. To overcome the power and thermal problems in the singlecore processors, multicore processors has been widely used. For 2D multicore processors, interconnection is regarded as one of the major constraints in performance and power efficiency. To reduce the performance degradation and the power consumption in 2D multicore processors, 3D integrated design technique has been studied by many researchers. Compared to 2D multicore processors, 3D multicore processors get the benefits of performance improvement and reduced power consumption by reducing the wire length significantly. However, 3D multicore processors have serious thermal problems due to high power density, resulting in reliability degradation. Detailed thermal analysis for multicore processors can be useful in designing thermal-aware processors. In this paper, we analyze the impact of workload distribution, distance to the heat sink, and number of stacked dies on the processor temperature. We also analyze the effects of the temperature on overall system performance. Especially, this paper presents the guideline for thermal-aware multicore processor design by analyzing the thermal problems in 2D multicore processors and 3D multicore processors.

RF 기술을 적용한 농업용 릴방제기 원격제어시스템 개발에 관한 연구

최홍준(Hong-Jun Choi),전광연(Gwang-Yeon Jeon),차인수(In-Su Cha),윤정필(Jeong-Phil Yoon) 전력전자학회 2007 전력전자학술대회 논문집 Vol.- No.-

농업 분야 시장개방이 확대되고 농업에 종사하는 연령의 고령화로 인해 농기계류의 자동화는 수요자의 요구와 함께 최우선적으로 해결되어야 할 과제로 꼽히고 있으며, 극한의 환경에서 원활하게 작동되는 자동화 시스템의 필요성이 대두되고 있다. 본 논문에서는 농기계류 중에서 현장에서 널리 쓰이는 릴 방제기의 원격 제어 장치의 개발에 관한 것이다.

필터 캐쉬의 저온도 유지를 위한 프로세서 설계 기법

최홍준(Hong-Jun Choi),양나라(Na-Ra Yang),이정아(Jeong-A Lee),김종면(Jong-Myon Kim),김철홍(Cheol-Hong Kim) 한국컴퓨터정보학회 2010 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.15 No.1

지난 수십 년 동안 프로세서의 성능은 크게 발전하여 왔다. 하지만, 공정 기술의 발달에 기인한 프로세서의 급속한 성능 향상은 최근 들어 몇 가지 문제점들에 직면하고 있다. 반도체 공정 기술이 크게 발전하면서 회로 집적도가 급속도로 높아짐에 따라서 단위 면적당 소모되는 전력량의 증가와 그에 따른 열섬 현상이 대표적인 문제점으로 인식되고 있다. 이와 같은 최근 상황에서, 최신의 프로세서를 설계할 때에는 전력 효율성 향상과 온도 제어 기술이 반드시 함께 고려되어야만 한다. 본 논문에서는 프로세서에서 소비되는 전력의 상당 부분을 차지하고 있는 명령어 캐쉬의 전력 효율성을 향상시키기 위해 사용되는 대표적인 기법 중 하나인 필터 캐쉬 구조에서 발생하는 필터 캐쉬의 온도 상승 문제를 해결하기 위한 기법을 제안함으로써 저전력과 저온도 유지를 동시에 해결하고자 한다. 제안하는 변형 필터 캐쉬 구조는 세 가지로 분류된다. 프로세서가 명령어를 요청 시 필터 캐쉬와 메인 캐쉬를 선택적으로 접근하도록 하는 바이패스 필터 캐쉬 구조, 동일한 크기의 필터 캐쉬를 하나 더 추가하여 기존의 필터 캐쉬와 추가한 필터캐쉬를일정시간동안 번갈아 접근하도록하는 중복필터캐쉬구조, 그리고기존의필터캐쉬를두 개의독립된 필터 캐쉬로 분할하여 요청 명령어에 따라선택적으로 접근되도록 하는 분할필터 캐쉬 구조이다. 본논문에서는 제안된 변형 필터 캐쉬 기법들의 효율성을 정확하게 측정하기 위하여 Wattch 시뮬레이터와 Hotspot을 사용하여 모의실험을 수행한다. 모의실험결과, 본 논문에서 제안하는 세 가지 기법 중 분할 필터 캐쉬 구조가 저온도 필터 캐쉬유지에 가장 적합한 구조임을 확인할 수 있다. Recently, processor performance has been improved dramatically. Unfortunately, as the process technology scales down, energy consumption in a processor increases significantly whereas the processor performance continues to improve. Moreover, peak temperature in the processor increases dramatically due to the increased power density, resulting in serious thermal problem. For this reason, performance, energy consumption and thermal problem should be considered together when designing up-to-date processors. This paper proposes three modified filter cache schemes to alleviate the thermal problem in the filter cache, which is one of the most energy-efficient design techniques in the hierarchical memory systems : Bypass Filter Cache (BFC), Duplicated Filter Cache (DFC) and Partitioned Filter Cache (PFC). BFC scheme enables the direct access to the L1 cache when the temperature on the filter cache exceeds the threshold, leading to reduced temperature on the filter cache. DFC scheme lowers temperature on the filter cache by appending an additional filter cache to the existing filter cache. The filter cache for PFC scheme is composed of two half-size filter caches to lower the temperature on the filter cache by reducing the access frequency. According to our simulations using Wattch and Hotspot, the proposed partitioned filter cache shows the lowest peak temperature on the filter cache, leading to higher reliability in the processor.

SNS 댓글 연관분석을 활용한 댓글 검색

최홍준(Hong-Jun Choi),정재호(Jae-Ho Jung),정재현(Jae-Hyun Jung),전민재(Min-Jae Jeon),강원석(Won-Seog Kang) 한국컴퓨터교육학회 2020 한국컴퓨터교육학회 학술발표대회논문집 Vol.24 No.2(A)

최근 스마트폰이 상용화됨에 따라 SNS 사용이 급증하고 있다. 늘어나고 있는 SNS 댓글에서 자신이 원하는 자료를 효율적으로 찾을 필요가 있다. 검색 엔진은 원하는 자료를 빠르게 검색해주지만 연관된 자료를 찾아주기 힘들다. 본 연구는 이 문제를 해결하기 위해 연관된 자료를 이용한 댓글 검색 시스템을 설계, 구현한다. 이 시스템은 댓글 코퍼스에 들어있는 공기 정보를 이용하여 질의와 연관된 단어들을 찾고 그 연관 단어를 이용하여 댓글을 검색한다. 실험 결과 일반 댓글 검색시스템보다 정확도의 범위안에서 리콜이 높아짐을 알 수 있었다. 이 연구를 통해 한국어 분석기술과 연관검색 기술을 학습하여 응용할 수 있었다.

고성능 프로세서에서의 냉각 기법의 효율성 분석

최홍준(Hong Jun Choi),안진우(Jin Woo Ahn),김철홍(Cheol Hong Kim) 한국정보과학회 2010 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.37 No.1B

최근에는 반도체 공정 기술의 발달로 인하여 프로세서의 성능은 급속도록 발전하였다. 하지만 프로세서에서 소모되는 전력이 급속도록 증가하고, 이에 따라 발생된 높은 온도는 프로세서 신뢰성에 부정적인 영향을 미치고 있다. 그러므로 최근의 프로세서 설계 시 전력, 온도등도 성능과 함께 중요한 고려사항이다. 프로세서의 신뢰성에 치명적인 영향을 미치는 고온현상을 해결하기 위해서 여러 가지 연구가 이루어지고 있다. 대표적으로 방열 판, 냉각 팬 등을 이용한 기계적인 기법과 동적 온도 관리 기법, 연산 이관 기법 등을 적용한 구조적인 기법이 활발하게 연구되고 있다. 이러한 기법들의 적용으로 프로세서의 온도를 효과적으로 제어할 수 있게 되었으나 기계적인 냉각 기법은 냉각 효율성이 높지 않다는 단점이 존재하고, 구조적 설계 기법을 통한 냉각기법은 온도를 제어하기 위해 프로세서의 성능을 저하시키는 치명적인 단점이 존재하기 때문에 두 기법 모두 더 많은 연구가 필요하다. 최근의 프로세서 온도 제어 연구의 초점은 부가적인 장치를 통해 프로세서 내에서 발생 된 온도를 제어하는 기계적인 냉각 기법에서 프로세서 내에서 발생하는 온도를 효과적으로 제어하여 프로세서의 신뢰성과 냉각 비용을 절감할 수 있는 구조적 설계기법으로 이동하고 있다. 본 논문에서는 연구의 초점이 이동하는 원인에 대해 분석하고자 고성능 프로세서에서의 기계적 냉각 기법의 냉각 효율성을 분석하고자 한다. 실험 결과, 온도를 제어하는 데 있어서 매우 높은 비용(1℃ 감소 당 최대 3.58W, 평균 3.36W)이 소모되는 것으로 나타났다. 향후에는 구조적인 설계 기법의 냉각 효율성을 분석하는 실험을 진행하고자 한다.