:: The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication ::, Vol.24 No.1 | (2024) pp.31~36

개인용 모바일 환경의 AI 워크로드 수행을 위한 메모리 참조 분석 및 시스템 설계 방안

Seokmin Kwon

(비회원, 이화여자대학교 컴퓨터공학과)

Hyokyung Bahn

(정회원, 이화여자대학교 컴퓨터공학과)


최근 AI 기술을 활용하는 모바일 앱이 늘고 있다. 개인용 모바일 환경에서는 메모리 용량의 제약으로 인해 대용 량 데이터로 구성된 워크로드의 학습 시 극심한 성능 저하가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 현상을 규명하기 위해 AI 워크로드의 메모리 참조 트레이스를 추출하고 그 특성을 분석하였다. 그 결과 AI 워크로드는 메모리 쓰기 연산 시 약한 시간지역성과 불규칙한 인기편향성 등으로 인해 잦은 스토리지 접근을 발생시켜 모바일 기기의 성능을 저하시킬 수 있음을 확인하였다. 이러한 분석을 토대로 본 논문에서는 AI 워크로드의 메모리 쓰기 연산을 영속 메모리 기반의 스왑 장치를 이용해서 효율적으로 관리할 수 있는 방안에 대해 논의하였다. 시뮬레이션을 통해 본 연구에서 제안한 구조 가 기존의 모바일 시스템 대비 80% 이상 입출력 시간을 개선할 수 있음을 보였다.
Recently, mobile apps that utilize AI technologies are increasing. In the personal mobile environment, performance degradation may occur during the training phase of large AI workload due to limitations in memory capacity. In this paper, we extract memory reference traces of AI workloads and analyze their characteristics. From this analysis, we observe that AI workloads can cause frequent storage access due to weak temporal locality and irregular popularity bias during memory write operations, which can degrade the performance of mobile devices. Based on this observation, we discuss ways to efficiently manage memory write operations of AI workloads using persistent memory-based swap devices. Through simulation experiments, we show that the system architecture proposed in this paper can improve the I/O time of mobile systems by more than 80%.
  Mobile system,AI workload,memory reference,machine learning

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