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Microscopic DVS 기반의 멀티미디어 알고리즘 최적화 기법
이은서,김병일,장태규,Lee Eun-Seo,Kim Byung-Il,Chang Tae-Gye 대한전자공학회 2005 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.42 No.4
본 논문에서는 멀티미디어 알고리즘이 갖는 처리단위 및 분포 특성을 활용하여 저전력 효과를 극대화 할 수 있는 새로운 형태의 Microscopic DVS(Dynmic Voltage Scaling) 기법을 제시하였고, MPEG 오디오 및 비디오를 대상으로 저전력을 위한 알고리즘 최적화 기법을 제시하였다. 통상적으로 긴 task 단위로 반영되는 macroscopic한 분포특성에 기반하여 저전력 제어가 이루어지는 기존의 DVS 기법과는 달리, 본 연구에서는 수십 밀리초(msec) 내외의 짧은 멀티미디어 신호 실시간 처리 단위, 즉 프레임 단위로 DVS 전력 제어를 수행하는 기법을 제시하고 이를 Microscopic DVS 기술이라 칭하였다. 특히 본 연구에서 제시한 microscopic DVS 기법은 멀티미디어 프레임별 연산량에 따라 단순히 전압-주파수를 가변 시켜주는 개념뿐만이 아니라, microscopic DVS에 의한 전력 절감 효과를 극대화 시킬 수 있도록 프레임별 연산량의 평균과 분산에 자유도를 확대 허용하는, 멀티미디어 알고리즘 자체에 대한 새로운 형태의 최적화 개념까지를 포함하였다. 제안한 전력절감기법의 타당성 검증을 위해 MPEG-2 video decoder와 MPEG-2 AAC audio encoder를 ARM9 processor 상에서 본 과제에서 제시한 전력절감기법을 적용하여 시뮬레이션 하였으며, 그 결과 video decoder의 경우 50$\%$, audio encoder의 경우 30$\%$ 정도의 전력 절감 효율을 얻을 수 있었다. This paper proposes a new power minimization technique for the frame-based multimedia signal processing. The derivation of the technique is based on the newly proposed microscopic DVS(Dynamic Voltage Scaling) method, where, the operating frequency and the supply voltage levels are dynamically controlled according to the processing requirement for each frame of multimedia data. The multimedia signal processing algorithms are also redesigned and optimized to maximize the power saving efficiency of the microscopic DVS technology. The characterization of the mean/variance distribution of the processing load in the frame-based multimedia signal processing provides the major basis not only for the optimized application of the microscopic DVS technology but also for the optimization of the multimedia algorithms. The power saying efficiency of the proposed DVS approach is experimentally tested with the algorithms of MPEG-2 video decoder and MPEG-2 AAC audio encoder on the ARM9 RISC processor. The experimental results with the diverse MPEG-2 video and audio files show The average power saving efficiencies of 50$\%$ and 30$\%$, respectively. The results also agree very well with those of the analytic derivations.
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