Mobile devices require long battery lifetime while still delivering high performance. A number of research efforts have been devoted to reduce energy consumption of a processor without impacting the performance through the use of dynamic voltage scaling (DVS). Previous DVS algorithms usually rely on workload history. But it may not be efficient when the workload variability is high as in MPEG decoding, which will become one of the most important applications in mobile computing. This thesis presents two DVS algorithms on MPEG decoding. One is DVS with delay and drop rate minimizing algorithm (DVS-DM) where voltage is determined by previous workload. Another algorithm predicts MPEG decoding time using the sizes of next frames, and scales voltage according to the predicted MPEG decoding time and previous workload (DVS with predicted decoding time or DVS-PD). We compare four MPEG decoders: the first one is original MPEG decoder from Boston University, the second one is MPEG decoder with shutdown mechanism, the third implements DVS-DM algorithm, and the last one runs DVS-PD. Simulation results show that DVS-PD saves more energy than other algorithms due to more accurate prediction of future workload. We also found that the amount of energy saving with DVS-PD is related with error rate of the predictor, which implies that if decoding time is predicted more accurately, DVS algorithm can be more efficient.
에너지 효율은 이동컴퓨팅의 성장과 더불어 현재 컴퓨팅에서 가장 중요한 요소 중 하나이다. 특히 이동 기기의 프로세서에서의 에너지 소모는 이동컴퓨팅 작업이 복잡해지고 내장형 시스템의 증가로 인하여 전체 시스템의 에너지 소모의 많은 부분을 차지하고 있다. 프로세서의 에너지 소모를 줄이는 가장 효율적인 방법은 전압을 낮추는 것인데 이러한 전압의 감소는 프로세서 스피드의 감소를 가져오므로 일정 전압으로 낮추는 대신 시스템 작업량에 따라 동적으로 전압을 조정하는 방법에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다.
한편 이동컴퓨팅의 어플리케이션에서 점차 멀티미디어의 비중이 커지고 있으며 그 핵심에 있는 MPEG 디코더는 많은 프로세서 파워를 요구하고 따라서 전력소모가 큰 어플리케이션이다. MPEG 디코더의 특징은 작업량의 변화가 크다는 것인데 이로 인하여 이전 단계의 작업량에 기초하여 다음 단계에 대한 작업량을 예측하는 것이 어렵기 때문에 이에 기반한 동적 전압 조정은 효율적이지 않다. 하지만 MPEG 프레임 크기를 통한 디코딩 시간 예측이 가능하다.
이 논문은 MPEG 디코딩에서의 동적 전압 조정 알고리즘을 기존 MPEG 디코더에 구현 및 시뮬레이션 하여 에너지 소모를 비교하는 것을 목적으로 한다.
두 가지 알고리즘이 제안되었는데, 첫번째 알고리즘은 디코딩을 수행하는 동안 이전 단계의 작업량을 나타내는 delay와 drop rate를 이용하여 다음 단계에서의 전압을 결정하는 알고리즘이고, 두 번째 알고리즘은 MPEG 프레임 사이즈를 이용하여 디코딩 시간 예측을 통해 전압을 조정하는 것이다. 이 알고리즘들은 Boston University에서 구현한 MPEG Decoder에 적용이 되었고 여섯 개의 영화 스트림을 통해 실험되었다. 나타난 결과에 의하면 디코딩 시간 예측을 통한 전압 조정이 다른 알고리즘에 비해 많은 에너지 절약을 가져왔고 에너지 소모가 디코딩 시간 예측의 정확도에 영향을 받는다는 사실을 확인할 수 있었다.
