본 논문은 두 대의 카메라와 한 대의 프로젝터로 구성된 Pro-cam시스템을 이용하여, 출력된 패턴 영상을 카메라로 촬영하고 이를 기반으로 Depth Map을 계산하는 모듈의 실시간 처리를 위한 GPU기반 병렬처리 기법을 제안한다. 입력받은 영상으로부터 구조광의 패턴을 해석하고, Depth Map을 계산하기 위해서, Dynamic pattern decoding하는 과정은 프로젝터의 패턴영상과 촬영된 카메라 패턴영상 간의 관계를 반복적으로 비교하므로, 이를 GPU 프로그래밍을 이용하여 병렬 처리를 통해 고속화하였다. 결과적으로 본 논문에서는 기존 CPU에서 수행했던 속도에 비해 약 18배정도 속도를 개선 할 수 있었다.
제시된 스케줄링 기법은 병렬처리 기법을 활용하여 실시간 작업들의 데드라인 제약과 결함 포용 제약을 만족하면서 멀티코어 프로세서의 에너지 소모 효율성을 향상시켰다. 최소 에너지 소모량 스케줄을 찾는 것은 NP-hard 문제이므로, 제시된 기법은 다항식의 시간 내에 최소 에너지 소모량에 근접하는 스케줄을 찾는다. 제시된 기법은 연관된 최신 기법과 비교하여 높은 병렬처리 속도는 물론 낮은 병렬처리 속도에서도 에너지 소모량이 현격하게 낮았으며, 에너지 소모량을 최대 86% 줄였다.
네트워크 환경이 좋아지고 인터넷 사용이 급증함에 따라 이동 에이전트(Mobile Agent) 기술이 정보검색, 네트워크관리, 전자상거래, 병렬/분산처리 분야에 널리 활용되고 있다. 최근에 다수의 연구자들이 이동 에이전트를 기반으로 한 병렬/분산처리 개념을 연구하고 있다. SPMD(Single Program Multiple Data)는 하나의 프로그램이 병렬환경에 참여하는 모든 컴퓨터에 전송되어 다른 자료를 사용하여 작업을 수행하는 병렬처리 방법이다. 따라서 하나의 프로그램을 모든 컴퓨터에 빠르게 전송하는 것은 전체 수행시간을 줄이기 위한 주요한 요소 중의 하나이다. 본 논문에서는 이동 에이전트 시스템으로 구성된 병렬환경에서 SPMD의 병렬처리를 효율적으로 수행하기 위해, 바이노미얼 트리를 이용하여 하나의 이동 에이전트 코드를 모든 컴퓨터에 빠르게 전송하는 새로운 방법을 제안한다. 제안된 방법은 IBM's Aglets에서 실험적 평가를 통하여 다른 방법과 비교되었으며 다른 방법에 비해서 상당히 좋은 성능을 보였다. 또한 본 문에서는 바이노미얼 트리에서 에이전트 전송 중에 발생될 수 있는 결함허용에 관한 문제를 다룬다.
웹에 존재하는 수많은 유휴상태 호스트들을 이용한 병렬/분산 처리는 대규모 응용문제에 대해 높은 가격 대 성능비를 가진다. 웹 환경에서 병렬/분산 처리를 위하여 호스트들의 이질성 및 가변성, 자율성, 지속적인 성능보장과 참여 호스트 수 변화 등 예측할 수 없는 상태에 대한 해결책을 제시하여야 한다. 본 논문은 지리적으로 떨어져 있는 참여 호스트들의 작업 처리를 성능에 기반하는 적응적 작업 재할당 전략을 제안한다. 또한, 대규모 응용문제의 병렬 처리 중에 호스트 수가 변하는 동적 환경에 대해 동적 호스트 관리 스킴을 제공한다. 본 논문에서는 PDSWeb (Parallel/Distributed Scheme on Web) 시스템을 구현하여, 많은 연산량을 지닌 랜더링 이미지 생성에 적용하여 평가한다. 그 결과 호스트의 가변성에 대해 적응적 작업 재할당은 최고 90%이상 향상하였으며. 호스트 추가와 삭제에 따른 성능 향상 정도를 보인다.
클러스터 시스템의 응용 분야가 다양화되고 복잡해짐에 따라, 대규모 클러스터 시스템을 보다 효율적으로 사용하기 위해서 실제 사용자의 이용 패턴을 예측할 수 있는 워크로드 분석의 필요성이 높아지고 있다. 이에 본 논문에서는 현재 가동중인 188개의 계산 노드, 3008개 CPU 자원을 보유한 대규모 클러스터 시스템에서 병렬 분산 파일 시스템에 대한 워크로드를 분석하였다.
많은 공학 시스템은 여러 개의 해석모듈들이 다양한 데이터의 입출력 관걔로 연관된 형태로 모델링 된다. 이와 같은 복잡한 하나의 시스템을 몇 개의 시스템으로 나누어 해석 및 다분야통합최적설계를 수행하면 계산소요시간 및 병렬처리 측면에서 효율적인 것으로 알려져 있다. 따라서 전체 시스템을 몇 개의 하부시스템으로 분해하는 방법에 대한 연구가 진행되어 왔으나 하부시스템 간의 계산소요시간 분배에 대한 고려가 없이 설계자가 임의로 하부시스템의 크기를 자동으로 결정하도록 하였다. 이를 위하여 적응분해기법은 유전알고리듬을 사용하였고, 기존의 병렬분해기법에서 사용된 염색체에 시스템분해 위치를 나타내는 정보를 추가한 확장염색체를 제안하여 병렬처리에 적합한 시스템분해기법을 구현하였다. 그리고, 항공기 설계 문제와 헬기 설계 문제에 적응분해기법을 적용하여 개발된 알고리듬의 효율성을 보였다.
본 논문에서는 휴대용 고속 무선 LAN 시스템에 적합한 저전력/저면적 MIMO-OFDM 기저대역 프로세서의 효율적인 하드웨어 구조를 제시한다. 고속 무선 LAN 시스템은 최대 수백 Mbps의 데이터 속도를 처리해야 하기 때문에 높은 시스템 클럭과 다중경로 구조를 사용하게 되는데, 이는 소모 전력과 구현 면적을 상승시키는 결과를 초래한다. 따라서 본 논문에서는 저전력으로 동작하면서도 동시에 하드웨어 부담을 줄인 고속 무선 LAN 시스템용 기저대역 프로세서의 하드웨어 구조를 제시한다. 이를 위해서 비트 병렬 처리 구조로 설계된 송신단 PLCP(TX-PLCP) 프로세서와 연산 복잡도를 효과적으로 감소시킨 심볼 검출기를 제안한다. 제안된 TX-PLCP 프로세서 구조는 비트 병렬 처리를 통해 동작 주파수를 감소시킴으로써 전력소모를 낮추는 효과를 얻을 수 있고, PMD 프로세서에서 가장 큰 면적을 차지하는 심볼 검출기는 수식 변형을 통해서 나눗셈 연산 및 제곱근 연산을 제거함으로써 저면적 설계를 가능하게 한다. 제안된 하드웨어 구조를 적용한 기저대역 프로세서는 Verilog HDL을 통해 설계 및 검증되었으며, 0.18um CMOS 공정을 통해 합성되었다. 합성결과, 병렬처리 구조를 적용한 TX-PLCP 프로세서는 비트 직렬 처리 구조에 비해 약 81% 감소된 전력에서 동작함을 확인하였고, 제안된 심볼 검출기는 나눗셈 및 제곱근 연산을 포함하는 심볼 검출 기법에 비해 약 18% 정도 하드웨어 복잡도가 감소함을 확인하였다.
차세대 염기 서열 분석법이 생성한 유전체 원시 데이터를 기존의 방식대로 하나의 서버에서 분석하기 위해서는 데이터 크기에 따라 수십 시간이 필요할 수 있다. 그러나 응급 환자의 진단처럼 수 시간 내에 결과를 알아야 하는 상황이 존재하기 때문에 단일 유전체 분석의 성능을 향상시킬 필요가 있다. 본 연구에서는 빅데이터 기술의 병렬화 기법과 고속의 네트워크로 연결되고 병렬파일시스템을 공유하는 고성능컴퓨팅 클러스터를 적극적으로 활용하여 분석 시간을 크게 단축시킬 수 있는 유전체 데이터 분석의 전처리 프로세스의 병렬화 방법을 제안한다. 분석 데이터의 신뢰성을 위해 기존의 검증된 분석 도구 및 알고리즘을 새로운 환경에 맞게 병렬화 하는 전략을 선택하였다. 프로세스의 병렬화, 데이터의 분배 및 병렬 병합 기법을 개발하였고 실험을 통해 성능 향상을 확인하였다.
본 논문에서는 MAI 제거 기법으로서 다단병렬간섭제거기 (MPIC : Multistage Parallel Interference Canceller) 와 부분 다단병렬간섭제거기 (partial MPIC) 및 다치진폭계수를 이용한 MPIC를 채용한 비동기 (asynchronous) DS-CDMA/M-ary QAM 시스템의 성능 개선을 이론적으로 분석하고 이를 검증하기 위한 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였다.연구결과에서 MPIC, partial MPIC 및 다치진폭계수를 이용한 MPIC를 실제 시스템에 적용하여 구현할 경우 BER 성능, 채널용량 개선, 신호처리 계산량 및 하드웨어 복잡도 사이에 타협 (trade-off) 이 필요하다.
본 논문에서는 De Bruijn 그래프에 기초한 다중처리기구성의 한 가지 방법을 제안하였다. 제안한 방법에서는 유한체상의 수학적 성질과 그래프의 성질을 사용하여 변환연산자를 제한하였으며, 이들 변환연산자를 이용하여 De Bruijn 그래프의 변환표를 도출하였다. 그리고, 이 변환표로부터 유한체상의 De Bruijn 그래프를 도출하였다. 제안한 다중처리기는 유한체상의 임의의 소수와 양의 정수에 대해 구성할 수 있으며 고장허용컴퓨팅시스템, 파이프라인 시스템, 병렬처리 네트워크, 스위칭 함수와 이의 회로, 차세대 디지털논리시스템 및 컴퓨터구조 중의 하나인 다치디지털논리시스템 등에 적용할 수 있으리라 전망된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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