Hardware-Aware Real Time Scheduling for Embedded Multimedia Applications

Jaebeom Park 고려대학교 대학원 2010 국내석사

Lots of embedded multimedia(M/M) systems employ special hardware blocks to co-process with the main processor. Even though an efficient handling of such hardware blocks is critical on the overall performance of real-time multimedia systems, traditional real-time scheduling techniques cannot afford to guarantee a high quality of multimedia playbacks with neither delay nor jerking. This paper presents a Hardware-Aware Rate Monotonic Scheduling (HA-RMS) to manage hardware tasks efficiently to handle special hardware blocks in the embedded multimedia system. The HA-RMS prioritizes the hardware tasks over software tasks not only to increase the hardware utilization of the system but also to reduce the output jitter of multimedia applications, which results in reducing the overall response time.

Optimization touch UI in low-tier mobile device

박두석 Graduate School, Korea University 2010 국내석사

Today, smartphone provides exiting touch experiences. These nice touch applications are based on high speed main processor, graphic accelerator and virtual machine accelerator. However, low-tier feature phone that has the lower speed main processor, no accelerator and has experienced some difficulties for these touch application. To provide touch functionality, first we changed a screen type load-update mechanism to line type load-draw mechanism. Next we implemented CLDB (Control list draw buffer) to minimize drawing overhead, so that we could provide touch experience similar with smartphone. In addition, we invented icon cache and thumbnail file to promote touch performance

PRAM-based hybrid memory management

김영봉 Graduate School, Korea University 2010 국내석사

Current main memory that mostly consists of DRAM, has already reached the limits of improving its scalability. On the contrary, PRAM, one of the best alternatives for future main memory, is high density memory to meet the requirements for future down-scaling and has non-volatile characteristics. Moreover, compared to legacy non-volatile memories such as flash memories, PRAM shows better performance and reliability. However, there are some challenges to be addressed such as relatively limited endurance and lower write speed. This paper presents a PRAM-based hybrid memory management scheme. Our proposed scheme utilizes an access pattern of applications to main memory. Using PRAM's physical characteristics such as asymmetric read/write latency and relatively higher density, we achieved over a couple of times better system performance enhancement. Moreover, to address a wear-leveling problem, one of the severe challenges in optimizing the performance and reliability of NVRAM, we propose sloppy wear-leveling policy. It shows good performance comparable to existing strict wear-leveling schemes with negligible cost.

(The) effect of booting time and improvement of memory footprint through the application of compression algorithm on NAND flash based mobile phone

박강민 高麗大學校 大學院 2010 국내석사

This paper explains methods to apply compression algorithm to the main and module code binary of the mobile phone using ARM core, NAND flash memory and REX OS. The effect of booting time and the reduction of footprint of NAND flash are also explained, because booting time and memory cost are very important factors in mobile phone development. There are methods to reduce booting time using high speed hardware devices such as CPU, memory and LCD, etc, but this paper focused on possibility of speed improvement through the application of various compression algorithms. Actually, after selecting and applying the highest performance compression algorithm to mobile phones, booting time almost didn’t change while the main binary size was reduced by 44% and total binary size including modules was reduced to 59% in the same experiment environment.

CDMA2000 1X 고속 Data Load Balancing을 위한 스케줄링 기법

유길종 고려대학교 컴퓨터정보통신대학원 2006 국내석사

최근의 이동통신 환경은 음성위주의 통화에서 영상 및 데이터 전송을 위한 멀티미디어 환경으로 급속히 변화하고 있다[1]. 영상 및 데이터호는 패킷 데이터호 전송방식을 사용한다. 이러한 패킷 데이터 호 서비스의 증가는 패킷호 위주의 서비스에 적합한 유선 및 무선자원의 관리 와 효율적인 분배를 필요로 한다. 한정된 무선자원을 효율적으로 사용하기 위해 CDMA 2000 1X, EV-DO, WCDMA, WiBro 등 여러 가지 무선접속 규격이 제안되어 실용화되었다. 이중에 CDMA 2000 1X는 SCH를 할당해 최고 153.6Kbps 속도의 고속 데이터 서비스를 제공하고 있다[3]. 또, 무선자원의 효율적 활용을 위해 표 1.1에서 보는 바와 같이 주파수를 1.23MHz로 나누어 여러 개 사용하고 있는데, 현재 방식은 자기 MIN 번호에 의한 HASH함수로 정해진 자기 주파수에서 그대로 고속데이터 호를 할당하고 있다. 하지만, 이 기준은 음성호 기준이고 음성호 기준으로 균등하게 나누어진 가입자가 반드시 고속 DATA 서비스 사용자의 고른 분산이라고 할 수 없다. 음성호의 경우 특정 주파수로 호가 몰려도 Walsh 자원과 전력의 사용량이 많지 않기 때문에 큰 문제가 되지는 않지만, 고속데이터 호는 유•무선 자원을 많이 필요로 하는 서비스 이므로 고속데이터 사용자가 특정 주파수에 몰리면 데이터 수율이 저하되어 기지국 전체의 평균 수율을 떨어트린다. 즉, 음성호에 비해 고속데이터 호는 좀더 세밀한 가입자의 주파수간의 분배가 필요하다. 따라서, 이러한 문제점을 극복하여 기지국의 데이터 호를 골고루 분산시키고 기지국 평균 수율을 향상시킬 수 있는 새로운 기법이 필요하게 되었다. Recently mobile telecommunications have quickly changed from voice-oriented telephone calls to multimedia ones for picture and data transmission. Picture and data calls are transmitted by packet data call. The increase in packet data calls requires the management of wire and wireless resources, which is appropriate for packet call services, and effective management of them. In order to effectively use limited wireless resources, various wireless access standards, such as CDMA 2000 1X, EV-DO, WCDMA, and WiBro, have been proposed and put to practical use. Among them, CDMA2000 1X provides high speed data transmission service of up to 153.6Kbps by allocating SCH. In addition, as seen in Table 1.1, it employs many frequencies by dividing them into 1.23MHz for effective use of wireless resources. The current method allocates high speed data calls at frequencies decided by a HASH function according to MIN number. However, this is a voice call standard and it cannot be said that subscribers evenly divided based on a voice call standard are necessarily show even distribution of high speed data service users. As for voice call, the concentration of calls in a certain frequency does not cause big problems because it does not use much Walsh resource and electricity. However, high speed data calls need many wire and wireless resources and when high speed data service users are crowded in a certain frequency, the data throughput rate decreases leading to a drop in the average throughput rate of Base station Transceiver System (BTS). Therefore, high speed data calls needs more detailed assignment of frequencies to subscribers than voice calls.

Ajax를 이용한 감시제어시스템 설계 및 구현

이종구 고려대학교 컴퓨터정보통신대학원 2007 국내석사

인터넷 및 네트워크 환경의 비약적인 발전으로 기업체의 모든 기반Application은 사용자의 편리함과 시스템 및 데이터관리의 용이성 때문에 웹 기반모델로 변경되어 사용되고 있다. 그러나, 산업현장설비를 실시간 원격제어 감시하는 시스템인 SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)는 웹의 여러 한계성 때문에 아직까지 기존 Client-Server모델로 대부분 활용되고 있다. 본 논문에서는 이러한 웹의 한계성 중 Client시스템의 실시간 통신 방식 및 속도, 부하 등을 기존 Client-Server방식과 동일한 성능을 갖도록 설계 구현하여 적용하고 성능을 평가 하였다. All base application for enterprises that actively develop in internet and network environment is changed to web-based model due to user’s convenience, easy management of system and data. SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition) which is a system to supervise industrial site facilities in real time by remote control, however, is still mostly used as Client-Server model due to various limitation in web. This thesis designs to have such the same function as Client-Server mode in real time communication mode and speed, load, etc among the limitation in Web and evaluates the functions.

웨이퍼 이송로봇과 포토센서를 이용한 AWP(Auto Wafer Positioning)구현

이종원 고려대학교 컴퓨터정보통신대학원 2009 국내석사

반도체 산업은 대규모의 초기 투자 비용이 필요한 특성을 가지고 있고, 투자 비용의 80%는 반도체 장비가 차지하고 있다. 따라서 반도체 장비의 생산성 향상은 새로운 소자나 기술을 개발 하는 것만큼 중요한 요소로 평가되고 있다. 반도체 장비의 특성에 따라 얼라이너라고 하는 웨이퍼 정렬장치를 장착하는 경우가 있는데, 이는 공정 수율을 높이기 위한 목적과 각종 사고를 예방하기 위한 두 가지의 목적이 있다. 그러나 얼라이너를 사용하는 경우 웨이퍼 이송 로봇 운영에 병목현상을 가져오는 경우가 발생할 수 있고, 이런 경우 장비의 생산성이 저하되는 결과를 가져온다. 따라서 웨이퍼를 정렬하기 위한 별도의 장치를 사용하지 않고 웨이퍼 이송로봇과 웨이퍼 이송 경로에 위치한 센서만으로 웨이퍼의 편심을 측정하고 이를 보정할 수 있다면, 장비의 생산성도 유지되고 동시에 높은 수율 달성과 사고 예방이라는 두 가지 목적을 만족시킬 수 있는 효과와 함께 얼라이너를 장착하지 않음으로써 장비 가격을 감소시켜 장비의 생산성을 향상 시킬 수 있는 부수적인 효과도 있다.

PARFAIT : 이종의 Xen-ARM스케줄러를 지원하는 새로운 스케줄러 구조

정재우 高麗大學校 大學院 2011 국내석사

최근 신뢰성, 보안성의 이유로 가상화가 등장하기 시작하였다. 가상화 시스템은 여러 운영체제들을 하나의 물리 머신 위에서 각각 고립적으로 실행시켜 물리 머신에 대한 활용도를 높일 수 있게 해주는 시스템이다. 또한 각 운영체제들이 서로에게 성능상의 영향을 주지 않고 데이터에 대한 접근도 차단이 되어 있는 시스템이다. 이러한 특성은 모바일이나 임베디드 장치에 사용자들의 민감한 자료들을 보호하고 물리 머신 장치에 대한 활용도를 높이기 위한 목적으로 사용되기 시작하였다. 이런 가상화에서 종류에 상관 없이 다양한 운영체제들이 스케줄링 되어 각 운영체제들의 특성을 한 물리 머신에서 모두 얻을 수 있다. GPOS는 일반적으로 다양한 기능들을 제공할 수 있고 RTOS는 임베디드 시스템에서 실시간 특성을 만족시킬 수 있는 운영체제이기에 시간의 엄격성을 가져다 줄 수 있는 운영체제이다. 가상화에서 운영체제를 스케줄링 하는 방식에는 Fair-share와 Resource partition(resource reservation)방식이 있다. Fair share기법은 CPU를 운영체제들끼리 공평하게 사용하도록 하는 기법이고 Resource partition기법은 각 운영체제 마다 CPU 사용제한 량이 정해져 있는 기법이다. RTOS처럼 정해져 있는 주기마다 사용해야 하는 CPU대역폭이 정해져 있는 운영체제의 경우에는 Resource partition처럼 CPU를 사용할 수 있는 대역폭이 보장되는 스케줄러를 사용해야 된다. 그리고 GPOS처럼 운영체제간의 공평성을 보장하기 위해서는 Fair-share 기법이 필요하다. 하지만 현 가상화는 스케줄링 방식이 하나로만 정해져서 사용되고 있다. Fair-share나 resource partition 중 하나로 정해져서 사용되면 RTOS나 GPOS중에 정해진 스케줄링 방식에 맞는 운영체제는 적절하게 스케줄링 될 수 있겠지만 RTOS경우에는 임계시간을 지키지 못하게 되고 GPOS경우에는 GPOS들간의 공평성을 지키지 못하게 된다. 따라서 본 논문은 RTOS, GPOS 모두 스케줄링 할 때 각각의 스케줄링 방식에 맞게 스케줄링 되도록 새로운 스케줄링 프레임워크를 제시하고 실제로 CPU사용량을 체크하여 각 운영체제 특성에 맞게 CPU가 사용되는지 확인한다.

성능 카운터 기반의 워크로드 예측기를 이용한 임베디드 시스템 전력 관리

이태훈 高麗大學校 大學院 2011 국내석사

임베디드 장치의 하드웨어 성능이 증가하고 소프트웨어의 기능이 복잡, 다양해짐에 따라 전력 소모가 크게 증가하는 추세이다. 대부분의 임베디드 장치는 지속적인 외부 전력을 받지 못하는 상황에서 사용되므로 내장된 배터리의 제한된 전력에 의존하여 장치의 동작 시간이 결정된다. 그러나 배터리의 용량 증가 속도가 전력 소모 증가 속도를 따라가지 못하고 있으므로 임베디드 장치의 동작 시간을 늘리기 위해서는 전력 소모를 감소시키는 저전력 기술이 필요하다. 단순히 전력 자체를 줄이게 되면 장치의 성능이 하락하는 문제가 발생하므로 장치가 필요로 하는 컴퓨팅 파워를 제공하는 한도 내에서 최소한의 전력을 소모하는 것이 중요하다. 따라서 시스템에서 발생할 워크로드를 예측하고 예측된 워크로드에 따라 소모 전력을 조절할 수 있는 예측 기반 전력 관리 정책을 제안하고 예측의 적중률과 전력 조절에 대한 실험을 통해 제안한 저전력 기술의 성능을 보인다.

Efficient big link allocation scheme in virtualized software-defined networking

정원태 Graduate School, Korea University 2018 국내석사

We propose an efficient resource allocation scheme for big links in virtualized software-defined networking. Network virtualization based on software-defined networking provides big link concept to facilitate simple network management -- big link maps a set of switches and links into a single virtual link. However, this paper reports an issue of the big link in that there is a severe performance degradation in virtualized SDN environments. We find the cause: the existing network hypervisors do not consider the network traffic when allocating physical resources to a big link. To address this issue, we present big link allocation scheme (BAS) that considers network traffic when allocating and reallocating resources to a big link. A prototype implementation is done with OpenVirteX, and experiments demonstrate that the big link with BAS achieves four times greater throughput than that of the big link without BAS. Moreover, by including a timer in OpenVirteX, the BAS decreases unnecessary resource reallocations, which reduces overhead.