• 전자공학회논문지CI
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• 제42권6호
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• pp.19-28
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• 2005

다중 프로세서 구조는 컴퓨터 성능을 향상시키기 위한 좋은 방법이다. 물리적으로 분산된 메모리를 단일 공유 메모리 공간으로 제공하는 CC-NUMA(Cache Coherent Non-Uniform Memory Access) 시스템은 다중 프로세서 컴퓨터 시스템으로 널리 사용된다. CC-NUMA는 공유 메모리 지원을 위해 풀맵 디렉토리를 가지며, 빠른 원격 메모리 접근을 위해 원격 캐시 메모리를 사용한다. 본 논문은 CC-NUMA 시스템을 구성할 수 있는 프로세싱 노드 구조와 이러한 구조에 적합한 캐시 일관성 유지 프로토콜을 제안하여, 대량의 프로세서를 이용한 다중 프로세서 시스템의 구성을 용이하게 한다. 끝으로 제안된 프로토콜에 따른 시스템 구현 결과도 제시한다.

• 정보처리학회논문지A
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• 제11A권3호
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• pp.199-206
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• 2004

다중 프로세서 시스템에서 여러 개의 프로그램이 동시에 수행될 경우의 프로그램 수행 성능은 각 프로세스를 어떠한 물리적 위치의 프로세서에 할당하여 수행하는가에 따라 다르게 나타난다. 일반적으로 시공간적으로 인접한 프로세서에 동일 프로그램의 프로세서를 할당할 경우 프로세스간 통신비용이 절감되므로 가장 효율적인 결과를 얻을 수 있다. 그러나 프로세스를 할당하는 운영체제는 이와 같은 친화성을 고려하기 위하여 부가적인 처리를 필요로 하며, 실제 수행시 각 프로그램은 독립적으로 수행되므로, 여러 프로그램으로부터 발생한 프로세스를 할당하는 방법은 많은 계산을 필요로 한다. 이중 링 구조의 CC-NUMA 시스템의 경우 특히 다수의 공유 메모리 접근에 의한 많은 트랜잭션이 발생하며, 연결망 부하의 불균등에 따른 병목 현상을 나타내므로, 프로세스의 할당 정책에 따라서 큰 성능 차이를 나타내게 된다. 본 논문은 규일한 연결망 부하특성을 나타내며, 프로세스 할당 정책을 필요로 하지 않는 CC-NUMA 시스템을 제시한다. 논문에서 제시하는 구조는 이중 링 구조와 동일한 연결망 비용을 나타내며, 건너뜀 연결을 이용한 균등한 부하 분배를 수행함으로써 프로세스 할당 정책의 유무와 무관한 성능을 보이다. 프로그램 구동 시뮬레이션을 통한 검증 결과 시스템은 이중 링 구조의 CC-NUMA 시스템에 비하여 1.5배의 성능 개선을 나타냈다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2000년도 가을 학술발표논문집 Vol.27 No.2 (3)
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• pp.609-611
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• 2000

CC-NUMA 시스템은 SMP 시스템의 장점인 프로그래밍의 편리함, 작업 환경의 유연함 및 관리의 용이함 등을 유지하는 한편, SMP의 단점이었던 확장성까지 제공한다. 더욱이 메모리 장벽 즉 급격히 빨라지는 프로세서의 처리 속도에 비해 메모리의 속도는 거의 변화가 없음으로 인하여 야기되는 문제를 극복할 수 있는 구조적인 대안으로 각광받고 있다. 이러한 CC-NUMA 시스템은 노드간의 논리적인 거리가 길기 때문에 프로세싱 노드간의 통신이 시스템의 성능에 영향을 미치는 가장 핵심 요소가 된다. 따라서 노드간의 통신을 최소화 해주기 위한 노력으로 각 노드에 장착되어지는 원격 캐쉬의 중요성이 강조된다. 본 논문에서는 CC-NUMA 시스템에서는 노드간 데이터 통신의 유형을 파악하고, 원격 캐쉬의 블록 사이즈에 따른 이들의 발생횟수의 변화를 분석하였다. 인스트럭션 시뮬레이터인 CacheMire와 II 벤치마크 중 하나인 FFT를 이용하여 실행-구동 시뮬레이션을 통해 원격캐쉬 블록의 크기가 증가할수록 노드간 통신의 횟수는 물론 전송되는 데이터의 절대적인 양이 감소한다는 사실을 알 수 있었다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제31권11호
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• pp.643-657
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• 2004

Chordal Ring 구조의 CC-NUMA 시스템은 그 구조적 특징 때문에 지역 노드와 원격 노드사이의 트랜잭션 전송을 위해 지나가는 링크의 수가 많게 된다. 그러나, 이러한 트랜잭션이 코달 링보다 링 링크로 몰리는 경향은 링 링크의 트래픽 증가와 응답 지연 시간의 증가를 유발하게 되면서 Chordal Ring 구조의 CC-NUMA 시스템의 성능을 하락시킨다. 이러한 문제론 극복하기 위해서 본 논문에서는 원격 캐쉬를 교체할 경우에 지역 노드와 원격 노드사이에 데이타 전송을 위하여 지나가는 총 링크 수와 링 링크의 수를 고려한 새로운 원격 캐쉬 교체 정책을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 원격 캐쉬 교체 정책은 Chordal Ring 구조의 CC-NUMA 시스템의 특징을 반영하였기 때문에 링크간의 데이타를 적절히 분산시킬 수 있는 정책이라 사료된다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 1999년도 가을 학술발표논문집 Vol.26 No.2 (3)
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• pp.155-157
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• 1999

본 논문에서는 CC-NUMA 시스템인 고성능 멀티미디어 서버(MX Server)상에서 다중 스레드 프로세스의 CG(CPU Group) 바인딩 설계 및 구현 내용을 소개한다. 고성능 멀티미디어 서버의 컴퓨팅 서버용 운영체제인 COSMIX(cache COherent Shared Memory unIX)에서는 서버의 플랫폼에 알맞은 하드웨어 및 시스템 관련하여 CC-NUMA 시스템에 적합한 운영체제 기능을 설계하였다. 고성능 멀티미디어 서버에서는 데이터의 지역성을 고려하여 한 노드인 CG에 프로세스를 바인드 하는 기능이 있으나, 다중 스레드로 구성된 프로세스의 바인딩 기능은 없었다. Oracle8i와 같은 인터넷 DBMS에서는 하나의 프로세스내의 다중 스레드가 일정한 노드의 디스크를 점유하여 사용할 수 있으므로 이와 같은 다중 스레드의 프로세스를 해당 디스크가 있는 하나의 CG에 바인딩 하는 기능이 필요하다. 현재는 가용한 플랫폼이 없어서 MX Server 대신 PC 태스트베드인 CC-NUMA 시스템 시뮬레이션 환경에서 다중 스레드의 CG 바인딩 기능을 구현하고 그 시험을 완료하였다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제31권9호
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• pp.487-494
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• 2004

다중 프로세서 시스템을 구성하기 위하여 점유가 발생하는 버스를 채용한 이래로, 상호연결망의 병목현상을 개선하기 위한 노력은 점대점 연결을 이용한 링 구조까지 발전되어 왔다. 상호연결망의 병목 현상은 다중 프로세서 시스템이 프로세서 수에 따른 선형적 성능 개선을 나타내지 못하게 하는 주요 제한 요소로 작용하였으며, 이러한 병목 현상을 개선하기 위한 상호연결망 구성 방법이 다수 연구되어 왔다. 본 논문은 현재 활발히 채용되고 있는 두 개의 점대점 연결을 이용한 링 구조에서 일정 규칙에 기반한 건너뜀 연결을 갖도록 개선하고 트랜잭션의 전송 경로를 정적 알고리즘으로 구현하여, 이중 링크를 가지는 CC-NUMA 시스템의 부하를 균일하게 분배시킴으로써 시스템의 성능과 확장성을 개선시켰다. 실험 결과에 의하면 단일 링크를 이용한 링 구조의 경우, 프로그램의 부하가 커질수록 프로세서의 추가에 따른 특정 링크의 병목 현상이 발생하였고, 시스템의 성능이 저하되었다. 본 논문에서 제시된 건너뜀 연결 구조의 경우, 동일한 대역폭을 가진 반대 방향 이중 링 구조에 비하여 높은 성능과 균등한 부하 분배에 의한 개선된 확장성을 얻을 수 있었고, 반대 방향 이중 링의 경우에 발견되는 부하 편차를 크게 줄일 수 있었다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2008년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.35 No.1 (B)
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• pp.346-350
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• 2008

AMD에서 사용한 HyperTransport 기술 기반 다중 처리기가 좋은 성능을 보이면서 최근 NUMA(Non Uniform Memory Access) 환경에 대한 관심이 증가하고 있다. 본 논문에서는 NUMA 시스템을 위한 부하균등 모델을 제안한다. 다중 처리기 시스템에서 운영체제는 특정 처리기에 부하가 많아지는 것을 부하가적은 처리기로 나누어 주기 위해 부하 균등 기법들을 가지고 있다. 이런 부하 균등 기법은 처리기가 가지고 있는 태스크 개수에 의존적인 연구가 많다. 본 연구에서는 NUMA 시스템의 메모리 접근 비용이 위치에 따라 다른 것을 반영한 부하 균등 기법의 모델을 제시한다. 이를 위해 모의 실험 환경을 구축하고 특정 상황들에 대한 실험을 통해 증명한다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제29권2호
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• pp.105-115
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• 2002

NUMa 구조는 원격 메모리에 대한 접근이 불가피한 구조적 특성 때문에 상호 연결망이 시스템 성능을 좌우하는 큰 변수가 된다. 기존에 대중적으로 사용되던 버스는 물리적 확장성 및 대역폭에서 대규모 시스템을 구성하는데 한계를 보인다. 이를 대체하는 고속의 지점간 링크를 사용한 이중 링구조는 버스가 가지는 확장성 및 대역폭의 한계라는 단점을 개선하였으나, 많은 노드가 연결되는 경우에는 응답 지연시간이 증가하는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 스누핑 프로토콜이 적용된 이중 일 구조에서 노드개수 증가에 따른 응답지연시간 증가의 문제점을 보안하기 위해 코달 링 구조로의변화를 제안하고 이 구조에 효과적인 링크 제어기를 설계한다. 또한 확률 구동 시뮬레이터를통해 본 논문을 통해 제시한 코달 링 구조가 시스템의 성능 및 응답시간에 미치는 영향을 알아본다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제29권9호
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• pp.503-513
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• 2002

CC-NUMA구조에서는 원격 메모리에 대한 접근이 불가피한 구조적인 특성 때문에 상호 연결망이 성능을 좌우하는 큰 변수로 작용한다. 기존에 사용되는 버스는 대역폭의 한계와 물리적 확장성 때문에 대규모의 시스템에는 적합하지 않다. 이를 대체하는 고속의 지점간 링크를 도입한 이중 링 구조는 이러한 버스의 한계를 극복하고는 있지만 많은 노드를 거쳐야 하는 문제로 인해 응답 지연 시간이 증가하는 단점을 안고 있다. 본 논문에서는 요청과 응답 패킷의 지연 시간을 줄이는 방안으로 리피터 노드를 이용한 다중 링을 제안한다. 제안된 시스템은 링과 링 사이의 구조가 대칭형을 이루고 있어 요청을 내보내는 링을 제외한 다른 링의 hop수는 똑같은 수치를 갖고 있으며, 이중 링에 비해 최대의 hop수와 최소의 hop수의 차가 적고 평균 hop수 또한 적어 좋은 성능을 보인다. 본 논문에서는 또한 이러한 구조를 유지하기 위한 리피터 노드의 구조를 제안하며 리피터 노드의 구조와 노드의 확장에 따른 다양한 성능을 확률 구동 시뮬레이터를 사용하여 평가를 수행한다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제28권3호
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• pp.134-143
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• 2001

NUMA 구조 다중 프로세서 시스템에서는 상호 연결망으로서의 버스의 제약을 극복하기 위해 지점간 링크를 이용한 링 구조가 제안되었다. 링 구조 NUMA 시스템에서, 전송이 페이지 단위(2K 바이트 이상)로 이루어지는 디스크 입출력 요구는 지점간 링크에 대한 오랜 접근을 요구하여 지점간 링크의 트래픽을 증가시키는 원인으로 작용한다. 본 논문에서는 지점간 링크의 트래픽을 줄이기 위한 방안으로 입출력 전용 채널을 사용하는 세 가지 디스크 입출력 구조를 제시한다. 제시되는 디스크 입출력 구조를 사용하는 시스템은 디스크 입출력 요구로 인한 지점간 링크의 접근을 없앰으로써 기존 시스템에 비해 트랜잭션의 수행시간을 줄일 수 있다는 장점이 있다. 중앙집중형, 병렬형, 분산형의 세 가지 디스크 입출력 구조를 설계하기 위한 고려 사항과 구현 비용 등을 생각해 본 후, 노드수, 원격 디스크 접근 확률, 디스크 입출력 전송 데이터 크기 등을 달리한 여러 시스템 환경에서의 각 구조의 성능을 비교, 분석해 본다.