임베디드시스템연구실
컴퓨터공학부 김지홍
임베디드시스템연구실은 컴퓨터공학부를 기반으로 플래시 메모리 기반 저장장치 시스템, 저전력 임베디드 시스템, 멀티프로세서 아키텍처 등 첨단 컴퓨터 시스템 분야의 핵심 기술을 연구하는 선도적 연구실입니다. 본 연구실은 플래시 메모리의 물리적 한계를 극복하고, 데이터 집약적 응용 및 차세대 스마트 디바이스에 최적화된 저장장치 시스템을 구현하기 위한 다양한 소프트웨어 및 하드웨어 솔루션을 개발하고 있습니다.
대표적으로, 플래시 변환 계층(FTL), 가비지 컬렉션, Wear-leveling, 데이터 중복제거 및 압축, 동적 전압/시간 조절 등 플래시 메모리의 성능 및 내구성 향상을 위한 혁신적인 알고리즘과 시스템을 연구합니다. 또한, MLC/3D NAND와 같은 최신 플래시 구조에 적합한 계층 교차적 최적화, 실시간 대용량 플래시 저장장치, 엔터프라이즈 SSD 시뮬레이터 등 실질적인 시스템 구현 및 평가를 통해 연구의 실효성을 높이고 있습니다.
저전력 임베디드 시스템 및 멀티프로세서 아키텍처 분야에서도 동적 전압 스케줄링, 캐시 및 메모리 관리, 멀티코어 환경에서의 에너지 및 성능 최적화, 실시간 스케줄링 등 다양한 주제를 다루며, 하드웨어와 소프트웨어의 통합적 접근을 통해 에너지 효율과 성능을 극대화하는 연구를 수행하고 있습니다. 에너지 및 성능 분석 도구 개발, 실제 칩 및 시스템 구현, 산업체와의 협력 연구를 통해 연구 결과의 실용성과 확장성을 높이고 있습니다.
최근에는 데이터 집약적 응용을 위한 페이지 캐시 관리, 읽기 지연 최소화, 내구성 향상, 보안성 강화 등 다양한 최신 연구 주제를 선도적으로 다루고 있으며, 머신러닝 기반 SSD 최적화, 온디바이스 AI 추론 가속 등 미래 지향적 연구도 활발히 진행 중입니다. 이러한 연구는 실제 산업체와의 산학협력, 정부 과제, 특허 출원 및 논문 발표 등으로 이어지며, 차세대 저장장치 시스템의 성능, 신뢰성, 에너지 효율, 보안성 등 다양한 측면에서 혁신적인 발전을 이끌고 있습니다.
임베디드시스템연구실은 앞으로도 플래시 메모리 기반 저장장치와 임베디드 시스템, 멀티프로세서 아키텍처 분야에서 세계적인 연구 성과를 창출하고, 미래 컴퓨팅 환경의 핵심 기술을 선도하는 연구실로 자리매김할 것입니다.
Multi-Processor System
Smart Device Optimization
Flash Memory Systems
플래시 메모리 기반 저장장치 시스템 최적화
임베디드시스템연구실은 플래시 메모리 기반 저장장치 시스템의 성능 및 내구성 향상을 위한 다양한 연구를 수행하고 있습니다. 최근 데이터 집약적 응용과 모바일, 서버, 데이터센터 환경에서 플래시 메모리의 활용도가 급증함에 따라, 플래시 메모리의 물리적 특성과 한계를 극복하는 혁신적인 소프트웨어 및 하드웨어 솔루션이 요구되고 있습니다. 본 연구실은 플래시 메모리의 수명 단축, 읽기/쓰기 지연, 데이터 무결성 문제 등 다양한 도전 과제에 대응하기 위해 플래시 변환 계층(FTL), 가비지 컬렉션, Wear-leveling, 데이터 중복제거 및 압축, 동적 전압/시간 조절 등 다양한 최적화 기법을 개발해왔습니다.
특히, MLC/3D NAND와 같은 최신 플래시 메모리 구조에 적합한 계층 교차적 최적화, 실시간 대용량 플래시 저장장치(예: AutoBox), 엔터프라이즈급 SSD 시뮬레이터(MQSim-E) 등 실질적인 시스템 구현 및 평가를 통해 연구의 실효성을 높이고 있습니다. 또한, 데이터 집약적 응용을 위한 페이지 캐시 관리(P2Cache), 읽기 지연 최소화(ReadGuard, STRAW), 내구성 향상(RealWear, DeVTS), 보안성 강화(데이터 보호 명령어, Plausible Deniability) 등 다양한 최신 연구 주제를 선도적으로 다루고 있습니다.
이러한 연구는 실제 산업체와의 산학협력, 정부 과제, 특허 출원 및 논문 발표 등으로 이어지며, 차세대 저장장치 시스템의 성능, 신뢰성, 에너지 효율, 보안성 등 다양한 측면에서 혁신적인 발전을 이끌고 있습니다. 앞으로도 임베디드시스템연구실은 플래시 메모리 기반 저장장치의 한계를 극복하고, 미래 지향적 스토리지 시스템의 핵심 기술을 선도할 것입니다.
저전력 임베디드 시스템 및 멀티프로세서 아키텍처
임베디드시스템연구실은 저전력 임베디드 시스템과 멀티프로세서 아키텍처 분야에서도 세계적인 연구 성과를 내고 있습니다. 모바일 기기, IoT, 스마트 디바이스 등에서 에너지 효율은 시스템의 성능과 사용자 경험에 직접적인 영향을 미치기 때문에, 본 연구실은 하드웨어와 소프트웨어의 통합적 접근을 통해 저전력 설계 및 최적화 기법을 개발하고 있습니다. 동적 전압 스케줄링(DVS), 캐시 및 메모리 관리, 멀티코어/멀티프로세서 환경에서의 에너지 및 성능 최적화, 실시간 스케줄링 등 다양한 주제를 다룹니다.
특히, 멀티프로세서 시스템에서의 캐시 누설 에너지 관리, 프로듀서-컨슈머 패턴을 고려한 캐시 관리, 버스 에너지 절감, 온-칩 압축 캐시 구조 등은 저전력 고성능 시스템 구현에 필수적인 요소입니다. 또한, 스마트폰, 웨어러블, 임베디드 AI 디바이스 등 다양한 응용 환경에서 요구되는 실시간성, 신뢰성, 에너지 효율을 동시에 만족시키기 위한 하드웨어/소프트웨어 통합 설계 방법론을 제시하고 있습니다.
이와 더불어, 에너지 및 성능 분석 도구(ePRO-MP, ePRO-OMP 등) 개발, 실제 칩 및 시스템 구현, 산업체와의 협력 연구를 통해 연구 결과의 실용성과 확장성을 높이고 있습니다. 앞으로도 임베디드시스템연구실은 저전력 임베디드 시스템 및 멀티프로세서 아키텍처 분야에서 혁신적인 기술 개발과 실질적인 사회적 기여를 지속할 것입니다.
1
Personalized Diapause: Reducing Radio Energy Consumption of Smartphones by Network-Context Aware Dormancy Predictions
Yeseong Kim, Jihong Kim
, 2012
2
Improving I/O Performance of Large-Page Flash Storage Systems Using Subpage-Parallel Reads
Jisung Park, Myungsuk Kim, Sungjin Lee, Jihong Kim
, 1970
3
SARO: A State-Aware Reliability Optimization Technique for High Density NAND Flash Memory
Myungsuk Kim, Youngsun Song, Myoungsoo Jung, Jihong Kim
, 1970
1
낸드 플래시 기반 저장장치를 위한 계층 교차 최적화
2
XBox: 프로세싱인플래시 기반의 가속용 저장장치시스템
3
플래시메모리, DRAM 분야의 시스템/SW/최적화 기술