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허재영 연구실
제주대학교 전자공학과 허재영 교수
TLB coalescing
page table compression
virtual memory management
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허재영 연구실

제주대학교 전자공학과 허재영 교수

허재영 연구실은 전자공학과를 기반으로 시스템반도체 관점의 메모리/주소 변환 하드웨어 및 소프트웨어 최적화 연구를 수행합니다. 특히 SoC의 MMU에서 Translation lookaside buffer(TLB) coalescing과 page table compression을 통해 page-table walk 오버헤드를 줄이는 구조를 설계하고, 블록/컨티구이티를 활용하는 TLB prefetching을 함께 다룹니다. 또한 페이지 크기 인지 할당과 버디 할당 개선을 통해 OS가 생성하는 메모리 컨티구이티가 하드웨어 이점을 활용하도록 연구합니다. 이미지 처리 워크로드에서는 DRAM bank-shuffling 기반 주소 매핑과 구성형 가상 주소 리매핑, 온칩 메모리 계층의 로드 밸런싱, near-threshold L1 캐시 수율 관리까지 메모리 계층 전반의 성능-효율을 함께 최적화하는 접근을 보유하고 있습니다.

TLB coalescingpage table compressionvirtual memory managementmemory allocationembedded SoC
대표 연구 분야
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범위 기반 페이지 테이블 압축과 TLB coalescing을 위한 MMU 최적화 연구 thumbnail
범위 기반 페이지 테이블 압축과 TLB coalescing을 위한 MMU 최적화 연구
MMU Optimization for Range Compression and TLB Coalescing
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페이지 크기 인지 할당과 버디 메모리 할당을 통한 TLB coalescing 최적화 연구 thumbnail
페이지 크기 인지 할당과 버디 메모리 할당을 통한 TLB coalescing 최적화 연구
TLB Coalescing Optimization via Page-Size Aware and Buddy Allocators
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이미지 처리 워크로드를 위한 주소 맵 및 캐시/메모리 계층 최적화 연구 thumbnail
이미지 처리 워크로드를 위한 주소 맵 및 캐시/메모리 계층 최적화 연구
Address Mapping and Cache/Memory Hierarchy Optimization for Image Workloads
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연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.
주요 논문
5
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1
Article
|
인용수 0
·
2026
Clustered Page Table Compression for TLB Coalescing
Dai Duong Tran, Jae Young Hur
IF 3.6 (2026)
IEEE Access
가상 메모리 지원은 현대의 시스템 온 칩(System on a Chip, SoC)에서 핵심적인 측면이다. 전통적인 주소 변환 방식은 가상 페이지를 물리 페이지로 변환하기 위해 단일 변환 탐색 버퍼(Translation Lookaside Buffer, TLB) 엔트리를 의존한다. TLB 활용도를 향상시키기 위해 여러 TLB 결합(TLB coalescing) 기법은 여러 페이지를 하나의 TLB 엔트리로 병합한다. TLB 결합은 또한 여러 블록을 페이지 테이블 엔트리(Page Table Entry, PTE) 묶음으로 압축함으로써 추가로 향상될 수 있다. 그러나 기존의 압축 기법들은 시스템 특성을 충분히 활용하지 못하며 PTE 자원을 효율적으로 사용하지 못한다. TLB 결합을 보다 향상시키기 위해 우리는 군집 범위-압축 페이지 테이블(clustered range-compressed page table, cRCPT)을 제안한다. 이 기법은 압축과 군집화 기법을 결합하여 메모리 시스템 성능을 개선한다. 잠재적인 공간적 국소성을 활용함으로써, 제시된 방식은 대역폭이 높은 I/O 장치에 대해 주소 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
https://doi.org/10.1109/access.2026.3658672
Translation lookaside buffer
Page
Virtual memory
Merge (version control)
Cluster analysis
Key (lock)
Exploit
Memory management
Page fault
2
Article
|
인용수 0
·
2026
Page table level aware buddy system for TLB coalescing
Tran Dai Duong, Myoung Hwan Yoo, Jae Young Hur
IF 0.8 (2026)
IEICE Electronics Express
효율적인 물리 메모리 할당은 고성능을 위해 필수적이며, 특히 TLB(translation look-aside buffer) coalescing을 지원하는 아키텍처에서 그러하다. 이진 버디 시스템(BBS)은 블록 수준에서 동작하는 널리 사용되는 페이지 할당기이다. 그러나 BBS는 거듭제곱 2의 블록 크기에 대한 엄격한 제약을 강제한다. 이러한 제약은 바람직하지 않게 메모리 단편화를 유발하고, 메모리 시스템 성능을 저하시킬 수 있다. 이 문제를 해결하기 위해 아키텍처 특화 할당기, 즉 페이지 테이블 수준을 인지하는 버디 시스템(LBS)을 제안한다. 입력/출력(I/O) 장치가 고대역폭 2D 데이터 응용을 수행하는 최신 임베디드 시스템 온 칩(SoC)을 고려하여, 본 연구에서는 알고리즘, 분석, 성능 실험을 제시한다. 실험 결과, TLB coalescing을 통합함으로써 LBS는 단편화를 크게 줄이고 메모리 시스템 성능을 향상시킬 수 있음을 보여준다.
https://doi.org/10.1587/elex.23.20260015
Translation lookaside buffer
Page
Block (permutation group theory)
Allocator
Memory management
Interleaved memory
Virtual memory
Registered memory
Static random-access memory
3
Article
|
인용수 3
·
2025
TLB Coalescing With Range Compressed Page Table for Embedded I/O Devices
Dai Duong Tran, Young‐Hoon Kim, Jae Young Hur
IF 4.2 (2025)
IEEE Access
현대의 온칩 임베디드 시스템(SoC)은 보통 가상 메모리를 지원하기 위해 입력/출력(I/O) 메모리 관리 장치(MMU)를 수용한다. 번역 조회 버퍼(Translation Look-Aside Buffer, TLB)에서 미스가 발생하면 페이지 테이블 워크(page-table walk)가 수행되며, 잦은 페이지 테이블 워크는 메모리 시스템 성능을 크게 저하시킬 수 있다. TLB 활용도를 향상시키기 위해 최근 다수의 TLB 병합(TLB coalescing) 기법이 보고되었다. 이러한 TLB 병합 기법은 연속적인 메모리 할당을 활용하며, 연속적인 가상-물리 주소 매핑을 단일 TLB 엔트리로 효율적으로 병합할 수 있다. 따라서 TLB 병합 기법은 TLB 엔트리를 효율적으로 활용하고 페이지 테이블 워크를 줄이며 메모리 시스템 성능을 향상시킬 수 있다. 그러나 기존의 페이지 테이블은 여전히 페이지 단위로 구성되어 있으며 불필요한 페이지 정보가 포함되어 있다. 그 결과 운영체제가 페이지 테이블에서 블록 수준의 연속성을 효과적으로 표현하기 어렵고, TLB 병합 하드웨어가 해당 연속성을 활용하기도 어렵다. 본 연구에서는 메모리 시스템 성능을 향상시키기 위해 페이지 테이블에서 범위 압축(range compression) 기법을 제안한다. 제안된 페이지 테이블 엔트리에서는 중복된 페이지 속성을 제거하고 다중 블록 매핑을 추가한다. 대역폭이 높은 메모리 집약형 모바일 워크로드를 고려하여 성능 실험을 수행하였다. 그 결과, 제안된 방식은 전통적인 방식 및 기준(reference) TLB 병합 기법들에 비해 유의미하게 더 나은 성능을 보일 수 있음을 확인하였다.
https://doi.org/10.1109/access.2025.3528945
Translation lookaside buffer
Computer science
Range (aeronautics)
Table (database)
Parallel computing
Computer graphics (images)
Operating system
Database
Materials science
Semiconductor memory
최신 정부 과제
2
과제 전체보기
1
주관|
2022년 7월-2025년 2월
|130,000,000원
신산업 분야 지식재산 융합인재 양성사업(제주대학교 경영정보학과)
본 과제는 신기술 분야 이공계 학생이 기술전문성과 IP창출·활용역량을 함께 갖추도록 지식재산 중심 교육·프로그램을 운영하는 연구임. 연구목표는 기술·IP융합인재 양성임. 연구내용은 지식재산 강좌운영(교양과목 및 전공과목), 지식재산 인식제고를 위한 IP프로그램(세미나, 워크숍, 간담회 등) 운영, 산학협력 체제 확산을 위한 인프라 구축 및 신산업 분야의 IP기반 확대를 포함함. 기대효과는 신산업 분야 IP기반 융합인재양성 교육과정 운영과 신산업·IP 융합교육 콘텐츠 개발 및 교수역량 강화임.
신산업
지식재산
인재양성
융합
2
주관|
2020년 9월-2027년 8월
|1,402,773,000원
제주 에너지신산업 고도화 혁신인재 양성 교육연구단
본 과제는 Energy 4.0 시대 산업전환에 맞춰 제주 지역 에너지신산업을 고도화할 혁신인재를 양성하는 연구임. 지자체 주도 육성 의지와 기존 인프라를 바탕으로 전문인력 부족과 지역 제약을 해결하는 목적을 가짐. 연구 목표는 개방·융합·혁신적 교육과정 구축과 지역 특성화산업 연계 문제해결형 연구수행을 통한 글로벌 핵심인재 창출에 있음. 연구 내용은 에너지 생산·저장·수요관리 전공융합 전 주기 교육과정, 탄소제로섬 2030 연계 프로젝트 기반 현장맞춤형 실증교육, 산학협력 기반 신에너지 핵심 기술개발을 수행하는 것임. 기대 효과는 통합연계형 교육 플랫폼 제시, 제주 실증사업 인재 양성, 에너지 일자리 확대 및 에너지 신산업 신규 시장 창출임.
에너지신산업
글로벌 혁신인재양성
현장 밀착형 특화교육
에너지생산
에너지저장
에너지수요관리
신재생에너지
EV 배터리
마이크로그리드
최신 특허
특허 전체보기
상태출원연도과제명출원번호상세정보
공개2024연속성을 활용한 변환 색인 시스템 및 방법1020240018599
등록2023페이지 테이블 범위 압축을 수행하는 메모리 관리 시스템 및 이를 수행하는 메모리 관리 방법1020230021271
등록2023페이지 사이즈를 고려한 메모리 할당을 수행하는 메모리 관리 시스템 및 메모리 관리 방법1020230021272
전체 특허

연속성을 활용한 변환 색인 시스템 및 방법

상태
공개
출원연도
2024
출원번호
1020240018599

페이지 테이블 범위 압축을 수행하는 메모리 관리 시스템 및 이를 수행하는 메모리 관리 방법

상태
등록
출원연도
2023
출원번호
1020230021271

페이지 사이즈를 고려한 메모리 할당을 수행하는 메모리 관리 시스템 및 메모리 관리 방법

상태
등록
출원연도
2023
출원번호
1020230021272