SW중심대학 지원사업단에서는 전산전자공학부생을 대상으로 매 학기 SW CSEE 특강을 개최 하고 있다. 7주차 10월 13일(수)에는 “Windows System Power & Performance Optimization and Methodologies”라는 주제로 Intel 본사에 재직하시며, Client Computing Group Software Engineer이신 강호규선배님의 특강이 진행되었다. 강호규 엔지니어께서는 전자기기에 있어 PnP(Power & Performance)에 대해 설명해주시는 시간을 가졌다.
PnP란 ‘Plug and Play’가 아닌 ‘Power & Performance’ 를 의미한다. 이것을 필두로 요즘에는 많은 전자기기들의 기능이 상향 평준화 되어 옛날에 비해 덜 주목 받지만, 여전히 PnP가 모바일 기기의 퀄리티를 높이는 것의 중심이며, 근래에는 환경보호를 위한 움직임이 강조되고 있어, Carbon Footprint 최소화를 위한 최적화를 위한 목적으로도 주목받고 있다. 이러한 power와 performance는 모두 함께 기능이 상향되면 모두에게 가장 좋겠지만, Power 와 Performance는 항상 충돌하며, tradeoff 관계라는 것에 집중하며 최적화를 해야한다. 또한 PnP는 HardWare와 SoftWare 모두에 큰 영향을 받기 때문에, 함께 optimize하는 것이 중요하다.
Power에 있어서는 Battery Life를 큰 예시로 들 수 있다. 최신 기기들은 모두 이전 세대나, 경쟁사의 기기에 비해 배터리 성능이 얼마나 좋은지를 강조한다. 이 power를 늘리기 위해서는 아무래도 가장 간단한 것은 용량 자체를 늘리는 것이지만, 21세기에서 휴대용 전자기기의 무게가 늘어난다는 것은 수요의 급감과도 관련이 있어, 최소화해야하는 방식이며, 이외에 더 효율적인 방식으로 전력을 저장할 수 있도록 하는 것이 과제이다.
반도체 속 칩 소비전력은 dynamic power와 static power로 보통 나뉘어지며, dynamic power는 transistor가 switching될때 소비되는 전력이며, 트랜지스터 동작주파수 및 동작 전압 제곱 값에 비례한다. 반대로 static power는 문턱아래 누설(sub-threshold leakage) 등 트랜지스터의 구조적 특징에 의해 발생하는 누설전력으로, 동작전압에 비례하고 문턱전압(Vth)에 반비례하는 특성을 지닌다. 이 두가지 power를 모두 특징에 따라 최적화하고 이를 테스트할때 사용하는 방식으로, Amdahl’s law 를 곁들일 수 있다. Amdahl’s law 는 개선된 부분이 전체 시스템의 수행 시간에서 차지하는 시간 비율을 ‘F’라 하고, 개선된 부분의 속도 증가율(speedup)을 ‘S’라고 했을 때, 전체 시스템의 속도 증가율을 알 수 있도록 돕는다. 이를 통해 전체 시스템의 실질적인 성능 향상을 위해서는 시스템의 어떤 부분을 개선해야 하는지를 예측할 수 있는 것이다.
Performance는 power과 반비례 관계인만큼, performance를 위해서 회로 디자인을 다시 짠다고 한다면, dynamic capacitance (Cdyn)이 늘어나게 되고, 그러면 이를 위해 power가 늘어나면 또 다시 늘어난 power를 control하기 위해 다른 것들을 하게 되는 식이 된다. 그렇게 되면 들어가게되는 power가 늘어나니 좋다고 말하기 어렵게 되는 것이다. 이를 해결하고 균형을 잡기 위해서 많은 기업들에서 OS 선에서도 다양한 방법을 시도하고 있다. 최근에 많이 적용된 것은 CPU Scheduling Algorithm을 사용한 Hybrid Cores이다. performance가 비교적 적은 task는 작은 CPU부분에 할당하여 실행하고 무거운 task는 그 담당 CPU가 돌아가면서 말그대로 Hybrid로 관리되는 것이다.
이번 강연은 마치 수업 속에서 배운 내용들이 현장에서 어떻게 사용되는지 그리고 어떻게 비춰지는지에 대해 접목된 부분을 생생하게 볼 수 있었던 기회였다. 아마 이 강연을 들은 학생들이라면, 어떻게 현장에서 사용되는지 모를 이론들이 직접 구현되는 모습들을 봄으로써, 앞으로 남은 수업들을 어떻게 더 열심히 배우고 스스로에게 남길 수 있을지 생각할 수 있었을 것이다. 다른 전산전자공학부 학생들도 SW 중심대학에서 제공하는 CSEE 특강을 들으며 학교와 사회의 연결 고리를 찾을 수 있는 기회를 놓치지 말기 바란다. 이번학기에는 앞으로 총 2번의 특강이 남았으며, 다음 특강은 9주차 수요일(10월 27일) 1시부터 온라인으로 진행된다.
SW기자단 이지슬
