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문제 정의
- 그러나 본 논문은 Hyper Period를 기준으로 시스템의 평균 이용률을 산출하기 때문에, 각 태스크의 주기가 서로 달라서 Hyper Period가 길어지면 시스템의 평균 이용률 산출 시간이 길어지는 단점이 있다. 따라서 향후 이러한 단점을 개선하고자 한다. 또한, 제안한 전력 관리 알고리즘을 휴대용 내장 시스템에서 많이 사용되는 PXA 270 프로세서와 embedded Linux에서 구현하여 성능을 평가할 필요가 있다.
- 본 논문에서 동적 전압 조절 기법을 실 시스템에 적용할 경우 고려해야 하는 제약 사항을 고려하면서 매 Hyper Period마다 시스템의 이용률 정보를 바탕으로 사용 가능한 주파수의 개수와 연속된 주파수 사이의 간격을 조절하여 소비 전력을 줄이는 전력 관리 알고리즘을 제안하였다. 본 알고리즘은 전압 변경에 따른 오버헤드와 전압 변경에 따른 소비 전력 절감을 비교하여 주파수를 변경하여 주파수 변경 횟수와 시스템의 유휴 시간을 줄여 기존의 cc-EDF 4, cc-EDF 48 알고리즘, smoothing 알고리즘과 비교하여 최대 25%, 평균 10% 정도 소비 전력을 절감할 수 있다.
- 본 논문에서는 모의실험을 통하여 제안하는 전력 관리 알고리즘의 성능 향상을 증명하고자 한다. 이를 위해 Pillai가 제안한 cc-EDF 기법과 주파수 평활화를 통한 전력 관리 알고리즘을 비교 대상으로 선정하였다[4,10].
- 또한, 전력 소비를 최소화 할 수 있는 전압을 선택하기 위해 소요되는 시간이 적어야 운영체제에 부담을 줄일 수 있다. 본 논문에서는 이와 같은 사항을 고려하면서 내장 시스템에서 사용되는 평균 이용률의 차이가 크지 않다는 점을 이용하여 평균 이용률의 변화에 따라 사용 가능한 전압의 개수와 전압 사이의 간격을 조절하여 전압을 변경하는 회수를 최소화하여 전력 소비를 줄이는 알고리즘을 제안한다.
- 본 논문에서는 주파수를 평활(smoothing)하게 관리하여 주파수를 선택할 때 시스템의 이용률과 이산적인 주파수 사이의 차이로 인한 전력 손실과 주파수 변경에 따른 실행 지연에 의한 전력 손실을 줄이는 기법을 제안한다. 또한 시스템의 평균 이용률 변화에 따라 사용 가능한 전압의 개수와 전압 사이의 간격을 조절하여 주파수 변경 횟수를 줄일 수 있다.
가설 설정
- 그러나 모의실험에서는 주파수가 변할 경우 전압도 같이 변한다고 가정하고 오버헤드를 500μs로 정한다.
- 프로세서에서 소비되는 전력은 주로 gate의 switching에 따른 동적 전력 소비 (dynamic power consumption)이다. 본 논문에서 소비 전력 평가는 동적 전력 소비만을 고려한다. 소비 전력은 식 (3)과 같이 전압(Vdd)의 제곱에 비례하고 주파수(f)에 비례한다[3].
- 현 시스템의 이용률과 이전에 사용된 주파수의 차이가 주파수 간격(Δf)보다 적으면 이전에 설정된 주파수를 이용할 수 있지만, 차이가 Δf보다 크다면 새로운 주파수로 변경해야 한다. 본 논문에서는 주파수가 변할 경우 전압도 같이 변한다고 가정한다.
- 각 태스크는 동일한 주기를 가지며, 선점적(Preemptive)이고, 상호 독립적이다. 시간 t0에서 시작되고 시작 시간과 마감 시간은 태스크의 주기와 일치한다고 가정한다. Hyper Period는 H로 표기하며, 모든 태스크 주기의 최소 공배수로 정의한다.
- 그러나 그림 2와 같이 주파수 변경에 따른 실행 지연이 존재하는 실 시스템의 경우 전력 소비를 줄이기 위해 주파수 간격과 더불어 주파수 변경에 따른 실행 지연을 고려해야 한다. 주파수 변경에 따른 오버헤드는 1ms로 가정한다.
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