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사용자들의 높은 요구 사항을 만족시키는 컴퓨팅 시스템을 개발하기 위해 프로세서의 성능을 향상시키기 위한 연구는 지속적으로 진행되어 왔다. 공정 기술 발달을 비롯한 다양한 기술 발전을 통하여 프로세서의 성능은 비약적으로 발전하였으나 그 이면에는 새로운 문제들이 발생하게 되었다. 그 중에서, 최근 들어 주된 문제점 중 하나로 인식되고 있는 열섬 현상은 칩의 신뢰성에 심각한 영향을 미치기 때문에 프로세서 설계 시 성능, 전력 효율성과 함께 반드시 고려되어야 한다. 과거에는 기계적인 냉각 기법으로 프로세서의 온도를 효과적으로 제어할 수 있었지만, 최근에는 프로세서의 성능이 높아져 발생되는 온도가 높아 냉각 비용이 급속히 증가하고 있다. 이로 인해, 최근의 온도 제어 연구는 기계적인 냉각 기법보다는 구조적 기법을 통한 온도 제어에 더욱 집중되는 추세를 보이고 있다. 하지만, 구조적 기법을 통해 온도를 제어하는 방안은 프로세서의 온도를 낮추는 데에는 효율적이지만 이를 위해 성능을 희생한다는 단점이 존재한다. 따라서, 기계적 냉각 기법을 통해 프로세서의 온도를 효율적으로 제어할 수 있다면, 성능 저하가 발생되는 구조적 기법을 통한 온도 제어기법의 사용 빈도가 줄어 그 만큼 성능이 향상될 수 있을 것으로 기대된다. 본 논문에서는 고성능 멀티코어 프로세서에서 발생하는 온도를 기계적인 냉각 기법이 얼마나 효율적으로 제어할 수 있는지를 상세하게 분석해 보고자 한다. 공랭식 냉각기와 수랭식 냉각기를 이용하여 다양한 실험을 수행한 결과, 공랭식 냉각기와 비교하여 수랭식 냉각기가 온도를 효과적으로 제어하는 반면에 전력 소모가 더 많음을 확인할 수 있다. 특히, 1W의 전력을 통해 낮출 수 있는 온도를 분석해 보면 공랭식에 비해서 수랭식이 더 효율적임을 알 수 있으며, 수랭식 냉각기의 경우에는 냉각 단계가 냉각 효율은 오히려 감소하게 됨을 확인할 수 있다. 실험 결과를 바탕으로 온도에 따라 적절하게 기계적 냉각 기법을 활용한다면 프로세서의 온도를 더욱 효과적으로 제어할 수 있을 것으로 기대된다.

Many researchers have studied on the methods to improve the processor performance. However, high integrated semiconductor technology for improving the processor performance causes many problems such as battery life, high power density, hotspot, etc. Especially, as hotspot has critical impact on the reliability of chip, thermal problems should be considered together with performance and power consumption when designing high-performance processors. To alleviate the thermal problems of processors, there have been various researches. In the past, mechanical cooling methods have been used to control the temperature of processors. However, up-to-date microprocessors causes severe thermal problems, resulting in increased cooling cost. Therefore, recent studies have focused on architecture-level thermal-aware design techniques than mechanical cooling methods. Even though architecture-level thermal-aware design techniques are efficient for reducing the temperature of processors, they cause performance degradation inevitably. Therefore, if the mechanical cooling methods can manage the thermal problems of processors efficiently, the performance can be improved by reducing the performance degradation due to architecture-level thermal-aware design techniques such as dynamic thermal management. In this paper, we analyze the cooling efficiency of high-performance multicore processors according to mechanical cooling methods. According to our experiments using air cooler and liquid cooler, the liquid cooler consumes more power than the air cooler whereas it reduces the temperature more efficiently. Especially, the cost for reducing 1℃ is varied by the environments. Therefore, if the mechanical cooling methods can be used appropriately, the temperature of high-performance processors can be managed more efficiently.

권호기사

권호기사 목록 테이블로 기사명, 저자명, 페이지, 원문, 기사목차 순으로 되어있습니다.
기사명 저자명 페이지 원문 목차
기계식 쿨링 기법에 따른 고성능 멀티코어 프로세서의 냉각 효율성 분석 강승구 ,최홍준 ,안진우 ,박재형 ,김종면 ,김철홍 pp.1-11

그리드 컴퓨팅을 위한 NSGA-Ⅱ 기반 다목적 작업 스케줄링 모델 김솔지 ,김태호 ,이홍철 pp.13-23

X-Putt :초음파 센서 기반의 골프 퍼팅 훈련 시스템 설계와 구현 안재곤 ,나대영 ,임영태 ,전흥석 pp.25-34

관계형 데이터베이스를 OWL 2 웹 온톨로지로 사용하기 위한 OWL/관계형 매핑 규칙 최지웅 ,김명호 pp.35-47

지식기반 증강현실 시스템 구축을 위한 프레임워크 개발 우종우 ,이두희 pp.49-58

화면 내 예측 정보와 DCT 계수의 관계에 의한 상향 표본화 영상의 화질 개선 방법 이윤수 pp.59-65

이동 객체의 효과적 표현을 위한 시맨틱 어노테이션 방법 이진활 ,홍명덕 ,이기성 ,정진국 ,조근식 pp.67-76

PC 기반의 Békésy 청력검사 시스템 개발 강덕훈 ,송복득 ,신범주 ,김진동 ,왕수건 pp.77-84

정점 색칠 문제의 다항시간 알고리즘 이상운 ,최명복 pp.85-93

RDF 데이터에서 접미사 배열을 이용한 p-intersect 연산의 처리 김성완 ,김연희 pp.95-103
도로와 하늘 영역 추출을 위한 적응적 분할 방법 박경환 ,남광우 ,이양원 ,이창우 pp.105-115

강건한 얼굴 검출 알고리즘을 위한 YCbCr 컬러 모델과 러프 집합 연구 변오성 pp.117-125

유사도와 난이도를 이용한 학습 콘텐츠 추천 방법 박재욱 ,이용규 pp.127-135

협조적 분산시스템 환경에서 무임승차 방지를 위한 인센티브 디자인 고려사항 도출에 관한 연구 신규용 ,유진철 ,이종덕 ,박병철 pp.137-148

모바일 장치에서 에지 선택의 효율성 강석훈 pp.149-156

모바일 역진자의 수평유지와 주행을 위한 실시간 자세 제어 강진구 pp.157-163

와이브로 서비스 활성화 방안 윤종수 pp.165-172

자아개념이 휴대폰 충동구매와 감정반응에 미치는 영향 손준상 pp.173-181

주택 담보 가계 대출액 결정요인 추정에 관한 패널 데이터 모형 연구 김희철 ,신현철 pp.183-190

참고문헌 (23건) : 자료제공( 네이버학술정보 )

참고문헌 목록에 대한 테이블로 번호, 참고문헌, 국회도서관 소장유무로 구성되어 있습니다.
번호 참고문헌 국회도서관 소장유무
1 M. Powell, S.H. Yang, B. Falsafi, K. Roy, and T.N. Vijaykumar, “Gated-Vdd : A circuit technique to reduce leakage in deep-submicron cache memories,”In Proceedings of International Symposium on Low Power Electronics and Design, pp. 90-95, July 2000. 미소장
2 S. J. E. Wilson, N. P. Jouppi, “An enhanced access and cycle time model for on-chip caches,” Technical Report 93/5, Digital Equipment Corporation, Western Research Laboratory, 1994. 미소장
3 N. P. Jouppi, “Improving Direct-Mapped Cache Perfor mance by the Addition of a Small Fully-Associative Cache and Prefetch Buffers,” In Proceedings of 17thAnnual International Symposium on Computer Architecture, pp. 364-373, June 1990. 미소장
4 Low-power Filter Cache Design Technique for Multicore Processors 소장
5 J.H. Kong, S.W. Chung, “Recent Thermal Management Techniques for Microprocessors,” Communications of KIISE, Vol. 27, No. 11, pp. 72~79, Nov. 2009 미소장
6 F. Pollack. “New Microarchitecture Challenges in the Coming Generations of CMOS Process Technologies,” International Symposium on Microarchitecture (MICRO-32) keynote speech, 1999. 미소장
7 P. Dadvar, K. Skadron, “Potential thermal security risks,” In Proceedings of the IEEE/ASME Semiconductor Thermal Measurement, Modeling,and Management Symposium (SEMI-THERM), pp. 229–234, March 2005. 미소장
8 Thermal Management for Multi-core Processor and Prototyping Thermal-aware Task Scheduler 소장
9 S. Gunther, F. Binns, D. Carmean, and J. Hall. “Managing the Impact of Increasing Microprocessor Power Consumption,” Intel Technology Journal, 5, Feb. 2001. 미소장
10 J.H. Jeong, “Heat-radiant and Cooling Device of Central Processing Unit and Peripheral devices,” JOURNAL OF KOREA INTELLECTUAL PATENT SOCIETY, Vol 8, No. 4, pp. 33-43, Dec. 2006. 미소장
11 L. Yeh, R. Chy, “Thermal Management of Microel ectronic Equipment,” American Society of Mechanical Engineering, 2001. 미소장
12 Z. Zhijun, L. R. Hoover, and A. L. Phillips, “Advanced thermal architecture for cooling of high power electronics,” Components and Packaging Technologies, IEEE Transactions on, vol. 25, no. 4, pp. 629-634, Dec. 2002. 미소장
13 Processor Design Technique for Low-Temperature Filter Cache 소장
14 K. Sankaranarayanan, S. Velusamy, M. Stan, and K. Skadron, “A Case for Thermal-Aware Floorplanning at the Microarchitectural Level,” Journal of Instruction-Level Parallelism, vol. 7, pp. 1-16, July 2005. 미소장
15 D. Brooks and M. Martonosi, “Dynamic Thermal Management for High-Performance Microprocessors,” In Proceedings of the 7th International Symposium on High-Performance Computer Architecture, pp. 172-182, Jan. 2001. 미소장
16 K. Choi, R. Soma, M. Pedram, “Dynamic voltage and frequency scaling based on workload decomposition,” In Proceedings of the 2004 international symposium on Low power electronics and design, pp. 174-179, Aug. 2004. 미소장
17 L. Benini, G. De Micheli, E. Macii, M. Poncino, R. Scarsi, “Symbolic synthesis of clock-gating logic for power optimization of synchronous controllers,” In Transactions on Design Automation of Electronic Systems (TODAES), vol. 4, issue. 4, pp. 351-375, Oct. 1999. 미소장
18 R. Mahajan, “Thermal Management of CPUs: A Perspective on Trends, Needs, and Opportunities,” In the 8th International Workshop on THERMal INvestigations of ICs and Systems 2002. 미소장
19 “Energy-Optimal Dynamic Thermal Management : Computation and Cooling Power-Optimization”, Donghwa Shin, Sung Woo Chung, Eui-Young Chung, Naehyuk Chang, IEEE Trans. On Industrial Informatics, Vol. 6, No 3. Aug. 2010 미소장
20 Peltier Module, http://blog.daum.net/iantech/6045548 미소장
21 Heat-Pipe, http://withnotebook.tistory.com/55 미소장
22 HWMonitor, http://www.cpuid.com 미소장
23 A. K. Coskun, A. B. Kahng, T. S. Rosing, “Tempe rature- and Cost-Aware Design of 3D Multiprocessor Architectures,” In Proceedings of 12th Euromicro Conference on Digital System Design and Architectures, Methods and Tools, pp. 183-190, 2009. 미소장

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