메모리 가상 채널을 통한 라스트 레벨 캐시 파티셔닝

학위논문(박사) -- 서울대학교대학원 : 공과대학 전기·정보공학부, 2023. 2. 김장우.Ensuring fairness or providing isolation between multiple workloads with distinct characteristics that are collocated on a single, shared-memory system is a challenge. Recent multicore processors provide last-level cache (LLC) hardware partitioning to provide hardware support for isolation, with the cache partitioning often specified by the user. While more LLC capacity often results in higher performance, in this dissertation we identify that a workload allocated more LLC capacity result in worse performance on real-machine experiments, which we refer to as MiW (more is worse). Through various controlled experiments, we identify that another workload with less LLC capacity causes more frequent LLC misses. The workload stresses the main memory system shared by both workloads and degrades the performance of the former workload even if LLC partitioning is used (a balloon effect). To resolve this problem, we propose virtualizing the data path of main memory controllers and dedicating the memory virtual channels (mVCs) to each group of applications, grouped for LLC partitioning. mVC can further fine-tune the performance of groups by differentiating buffer sizes among mVCs. It can reduce the total system cost by executing latency-critical and throughput-oriented workloads together on shared machines, of which performance criteria can be achieved only on dedicated machines if mVCs are not supported. Experiments on a simulated chip multiprocessor show that our proposals effectively eliminate the MiW phenomenon, hence providing additional opportunities for workload consolidation in a datacenter. Our case study demonstrates potential savings of machine count by 21.8% with mVC, which would otherwise violate a service level objective (SLO).최근 멀티코어 프로세서 기반 시스템은 학계 및 업계의 주목을 받고 있으며, 널리 사용되고 있다. 멀티코어 프로세서 기반 시스템은 서로 다른 특성을 가진 여러 응용 프로그램들이 동시에 실행되는데, 이 때 응용 프로그램들은 시스템의 여러 자원들을 공유하게 된다. 대표적인 공유 자원의 예로는 라스트 레벨 캐시(LLC) 및 메인 메모리를 들 수 있다. 이러한 단일 공유 메모리 시스템에서 서로 다른 특성을 가진 여러 응용 프로그램들 간에 공유 자원의 공정성을 보장하거나 특정 응용 프로그램이 다른 응용 프로그램으로부터 간섭을 받지 않도록 격리하는 것은 어려운 일이다. 이를 해결하기 위하여 최근 멀티코어 프로세서는 LLC 파티셔닝을 하드웨어적으로 제공하기 시작하였다. 사용자는 하드웨어적으로 제공된 LLC 파티셔닝을 통해 특정 응용 프로그램에 원하는 수준만큼 LLC를 할당하여 다른 응용 프로그램으로부터 간섭을 받지 않도록 격리할 수 있게 되었다. 일반적인 경우 LLC 용량을 많이 할당 받을수록 성능이 향상되는 경우가 많지만, 본 연구에서는 더 많은 LLC 용량을 할당 받은 응용 프로그램이 오히려 성능 저하된다는 사실(MiW, more is worse)을 하드웨어적 실험을 통해 확인하였다. 다양한 통제된 실험을 통해 LLC 파티셔닝을 통해 LLC 용량을 적게 할당 받은 응용 프로그램이 LLC 미스를 더 자주 발생시킨다는 사실을 확일 할 수 있었다. LLC 용량을 적게 할당 받은 응용 프로그램은 응용 프로그램들이 공유하는 메인 메모리 시스템에 스트레스를 가하고, LLC 파티셔닝을 통해 서로 격리를 하였음에도 불구하고 응용 프로그램의 성능을 저하시켰다. MiW 현상을 해결하기 위해 본 연구에서는 메인 메모리 컨트롤러의 데이터 경로를 가상화하고 LLC 파티셔닝에 의해 그룹화된 각 응용 프로그램 그룹에 전용으로 할당되는 메모리 가상 채널(mVC)을 제안하였다. mVC를 통해 각 응용 프로그램 그룹은 독립적인 데이터 경로를 소유한 것처럼 가상화 된다. 따라서 특정 응용 프로그램 그룹이 데이터 경로를 독점하더라도 다른 응용 프로그램들은 성능 저하를 유발할 수 없게 되어 서로 격리된 환경을 조성한다. 추가적으로 mVC의 버퍼 크기를 조정하여 응용 프로그램 그룹의 성능 미세 조정이 가능하도록 하였다. mVC를 도입함으로써 전체적인 시스템 비용을 줄일 수 있다. 지연 시간이 중요한 응용 프로그램과 처리량이 중요한 응용 프로그램을 함께 실행할 때 mVC가 없을 경우에는 지연 시간의 성능 기준치를 만족할 수 없었지만, mVC를 통해 성능 기준치를 만족하면서 시스템의 총 비용을 감소시킬 수 있었다. 멀티 칩 프로세서를 시뮬레이션한 실험 결과는 MiW 현상을 효과적으로 제거함을 보여주었다. 또한, 데이터 센터에서 응용 프로그램들의 동시 실행을 위한 추가적인 가능성을 제공하는 것을 보여주었다. 사례 연구를 통해 mVC를 도입하여 시스템 비용을 21.8%까지 절약할 수 있음을 보였으며, mVC를 도입하지 않은 경우에는 서비스 기준(SLO)을 만족하지 않음을 확인하였다.1. Introduction 1 1.1 Research Contributions 5 1.2 Outline 6 2. Background 7 2.1 Cache Hierarchy and Policies 7 2.2 Cache Partitioning 10 2.3 Benchmarks 15 2.3.1 Working Set Size 16 2.3.2 Top-down Analysis 17 2.3.3 Profiling Tools 19 3. More-is-Worse Phenonmenon 21 3.1 More LLC Leading to Performance Drop 21 3.2 Synthetic Workload Evaluation 27 3.3 Impact on Latency-critical Workloads 31 3.4 Workload Analysis 33 3.5 The Root Cause of the MiW Phenomenon 35 3.6 Limitations of Existing Solutions 41 3.6.1 Memory Bandwidth Throttling 41 3.6.2 Fairness-aware Memory Scheduling 44 4. Virtualizing Memory Channels 49 4.1 Memory Virtual Channel (mVC) 50 4.2 mVC Buffer Allocation Strategies 52 4.3 Evaluation 57 4.3.1 Experimental Setup 57 4.3.2 Reproducing Hardware Results 59 4.3.3 Mitigating MiW through mVC 60 4.3.4 Evaluation on Four Groups 64 4.3.5 Potentials for Operating Cost Savings with mVC 66 5. Related Work 71 5.1 Component-wise QoS/Fairness for Shared Resources 71 5.2 Holistic Approaches to QoS/Fairness 73 5.3 MiW on Recent Architectures 74 6. Conclusion 76 6.1 Discussion 78 6.2 Future Work 79 Bibliography 81 국문초록 89박

實質課稅原則에 관한 硏究

학위논문(석사)--서울大學校 大學院 :法學科 稅法專攻,1996.Maste

(The)Application of real options theory in strategic decision making

Thesis(doctor`s)--서울대학교 대학원 :협동과정 기술정책전공,2006.Docto

두꺼운 도체판의 두 원형 개구면이 갖는 자기 분극률 해석

학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 전기및전자공학전공, 2001.2, [ vi, 37, [1] p. ]A boundary value problem of magnetostatic potential penetration into two circular apertures in a thick conducting plane is solved. The Hankel-transform and mode-matching techniques are used to represent the scattering and transmitted potentials in rapidly convergent series forms. The coupling coefficient and magnetic dipole moments are rigorously derived and presented in numerically efficient forms. Numerical computations are performed to illustrate the field penetration and coupling behaviors in terms of aperture geometry.한국과학기술원 : 전기및전자공학전공

플라즈몬 나노선의 합성과 이론적 계산, 그리고 응용성에 대한 연구.

학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 화학과, 2013.2, [ x, 71 p. ]Silver nanowires with well-defined dimensions are particularly interesting to be investigated because bulk silver exhibits the highest electrical (or thermal) conductivity among all metals. Silver has also been used in a rich variety of commercial applications, and the performance of silver in these applications could be potentially enhanced by processing silver into 1D nanostructures with well-controlled dimensions and aspect ratios. For instance, the loading amount of silver in a polymeric composite could be significantly reduced when nanoparticles of silver are replaced by nanowires having higher aspect ratios. A number of chemical approaches have been actively explored to process silver into 1D nanostructures. However, to the best of our knowledge, there has yet to be any reports on rational methods to control nanowire diameters and corresponding physical properties. In chapter 1, we report the thickness control of silver nanowires using different sized gold seeds, resultantly forming Ag-Au-Ag heterometallic nanowires. Ag-Au-Ag heterometallic nanowires were synthesized via a seed-mediated process from Au decahedral seeds with different sizes. The diameter of the Ag-Au-Ag nanowires is precisely controlled in a range of 60-150 nm by using gold decahedral seeds with corresponding edge sizes. The structures of the Ag-Au-Ag heterometallic nanowires have distinguishable Au and Ag segments in their EDX, line profile, and elemental mapping analysis. The three transversally excited bulk, localized, and propagating modes of the Ag-Au-Ag heterometallic nanowires exhibit optical signatures in the UV-vis spectra. In particular, the end-on incidence propagating mode is highly sensitive to the nanowire diameter. These three transversally modes were analyzed by a DDA (Discrete Dipole Approximation) calculation method. With the development of nanotechnology and biotechnology, the devices have become smaller and more complex, and they must have identification codes for appl...한국과학기술원 : 화학과

금.은 이종금속 혼성 나노구조의 합성 및 이론계산 연구

학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 화학과, 2009.2, [ v, 23 p. ]In Part I, Ag-Au-Ag heterometallic nanowires were synthesized via a seed-mediated process from Au decahedral seeds with different sizes. In this approach, the thicknesses of the heterometallic nanowires were dependent upon the diameters of the Au decahedral seeds. The resulting Ag-Au-Ag heterometallic nanowires have the thicknesses of 61 nm, 84 nm, and 147 nm, respectively. The structures of the Ag-Au-Ag heterometallic nanowires have distinguishable Au and Ag segments in their EDS, line profile, and elemental mapping analysis. In Part II, the optical property of a single Au nanoparticle on a glass substrate was studied by a DDA(Discrete Dipole Approximation) calculation. The structures of metallic and heterometallic nanoparticles on a glass substrate were also coded using DDA method. The presence of the glass substrate leads to the red shift of the extinction peaks in a Uv-vis range. In order to study the influences of the mixed elements with Au and Ag, and their internal arrangement, various three dimensional structures including both elements, such as a Au cube, Au octahedron/Ag cube core-shell, Au cuboctahedron/Ag cube core-shell and a Ag cube were coded property. The extinction patterns of the Au octahedron/Ag cube core-shell structure were similar to those of the Ag nanocube. On the other hand, the extinction peaks of the Au cuboctahedron/Ag cube core-shell structure were similar to those of the Au nanocube.한국과학기술원 : 화학과

Microplastic generation and emission from ship's greywater

선박에서 발생하는 중수는 세탁, 샤워/세면, 조리 시에 발생하는 폐수로 국제법상 수산자원보호구역 및 지정해역을 제외한 모든 해역에 배출이 가능하여 미세플라스틱의 중요한 유입원으로 간주되고 있다. 그러나 현재까지 중수 내 미세플라스틱을 실측하고 발생량을 추정한 연구는 극히 제한적이다. 본 연구에서는 연구선 운항 중 에 발생한 중수로부터 미세플라스틱의 발생 특성을 평가하였다. 더불어 컨테이너선과 여객화물겸용선에서의 중수를 분석하여 전세계 상선에서의 미세플라스틱 배출량을 추정하였다. 18 일간의 연구선 운항 동안 33 명의 승선원으로부터 총 83m3 의 중수가 배출되었다. 중수에서 검출된 미세플라스틱 평균 풍도는 135,563 ± 87,141 n/m3 으로 국내 해양 또는 하수종말처리장 배출수에서의 오염보다 수천 배 높은 수준으로 검출되었다. 세탁(177,667 ± 128,355 n/m3) 중수에서 가장 높은 오염을 보였으며, 샤워/세면(133,833 ± 59,671 n/m3), 조리(75,000 ± 20,506 n/m3) 순으로 나타났으나 변동성이 커 유의미한 차이는 없었다. 세 유형의 중수 모두 섬유 형태가 우세하였으며(66%), 폴리에스터(polyester, 평균 53%)와 폴리프로필렌(polypropylene, 23%)이 공통적으로 높게 검출되었다. 컨테이너선 운항 중 발생한 중수로부터 측정된 미세플라스틱 평균 풍도는 88,667 ±14,012 n/m3 이었으며, 주요 폴리머는 폴리에스터(55%)와 폴리프로필렌(10%)으로 연구선과 유사한 정량·정성 특징을 보였다. 반면, 여객화물겸용선에서의 미세플라스틱 평균 풍도는 951,660 ± 1,128,854 n/m3 으로 연구선에서보다 약 7 배 높게 검출되었다. 세 척의 여객화물겸용선 모두 주요 형태 및 폴리머 재질이 각각 파편형(78%)과 선박 페인트 기인인 에폭시(epoxy, 52%)로 연구선 및 컨테이너선과 다른 패턴을 보였다. 연구선 실측값으로 추정한 전 세계 수송선(유조선 및 화물선 대상)에서의 미세플라스틱 배출량은 연간 약 5.4 조 개였으며, 여객화물겸용선 실측값으로 전 세계 여객선에서의 배출량을 추정하였을 때 연간 약 150 조 개로 나타났다. 따라서 전세계 상선(유조선, 화물선, 여객선)에서 배출되는 중수로부터 연간 약 155 조 개의 미세플라스틱이 해양에 유입될 것으로 예상되며, 승선인원이 상대적으로 많은 여객선이 전체 배출량의 97%를 기여할 것으로 나타났다.2

비점오염원 내 미세플라스틱 배출 특성 평가

한국환경산업기술