전산화단층촬영에서 재구성 과정은 상당한 시간이 요구된다. 단면 영상의 품질을 높이기 매트릭스 크기를 증가시키면 재구성 시간이 매우 빠른 속도로 증가한다. 다중코어 프로세서는 오늘날 광범위하게 사용되고 있으며, 다중코어 프로세서의 다중 스레드를 이용하여 계산 시간을 줄이는 것이 가능하다. 본 연구는 다중 스레드로 CT의 재구성 시간을 개선하였다. 다중 스레드를 위해 Pthread와 OpenMP를 이용하였고, 재구성 과정에서 많은 시간이 소비되는 컨볼루션과 역투역 과정을 자세히 조사하였다. Pthread와 OpenMP 모두 스피드업과 효율성 측면에서 비슷한 성능을 나타내었다.
기존 다중스레드 모델에서의 주로 사용되는 선입선출 스케줄링 알고리즘은 실행의 지역성을 고려하지 않았기 때문에 높은 문맥전환 비용과 상대적으로 수행 시간이 짧은 프레임의 지연이 야기되어 일부 환경에서는 실행의 효율성을 떨어뜨리는 요인이 된다. 선입선출 스케줄링 알고리즘의 문제를 개선한 TAM의 퀀텀 단위 스케줄링 방법은 퀀텀 단위의 우선권을 너무 강조하므로 프로그램 실행의 병렬성을 제한시켜 프로세서의 활용도가 저하될 수 있고, 프레임 내에 있는 스레드들 간의 동기화로 인한 지연이 발생될 경우 대기 시간이 길어질 수 있다는 문제점을 가지고 있다. 위의 문제점들을 해결하기 위해 본 논문에서는 컴파일러에 의해 생성된 스레드의 크기와 동기화 정보를 이용하여 상대적으로 가장 짧은 프레임의 실행 시간을 예상하여 이를 우선적으로 처리하는 최단 프레임 우선(shortest-frame-first) 스케줄링 알고리즘을 제안한다. 다중스레드 모델은 실행의 일부분 특히 동기화 처리를 컴파일러에 의존하는 방식을 취함으로써 작업 시간에 대한 정확한 예상과 일관성을 쉽게 이용할 수 있다. 제안한 최단 프레임 우선 스케줄링 알고리즘을 선입선출 스케줄링 알고리즘과 비교한 실험 결과, 실행시간의 평가에서는 평균 15% 정도 실행 시간을 단축시켰고 프로세서 활용도의 평가에서는 5% 정도의 성능 향상을 얻었다. 그리고 대기 시간의 평가에서는 평균 24% 정도의 대기 시간을 줄였다.
본 논문에서는 분산 환경에서 이미지 정보를 수집하고 검색하기 위해 다중스레드를 사용한 이미지 검색 에이전트를 구현하였다. 본 논문에서 제안한 이미지 검색 에이전트는 정보의 효과적인 검색을 위해 다중스레드를 사용함으로써 처리기의 이용률을 높일 수 있었고 웹상의 정보를 전달받는데 소요되는 대기시간과 처리시간을 줄일 수 있었다. 이미지 검색을 위한 에이전트는 플랫폼에 독립적인 자바언어를 사용하여 분산 환경에 적합하도록 하였고, 검색한 이미지 저장을 위해 JDBC를 사용하여 데이터베이스에 연결하였다. 또한 이미지 자체는 분산된 에이전트의 데이터베이스에 저장하고 이미지의 인덱스만 인덱스 서버에 저장함으로써 검색 시간을 줄일 수 있었다.
본 논문에서는 여러 개의 노드가 상호연결망으로 연결되어 각각의 메모리를 공유하는 CC-MUMA 시스템인 고성능 멀티미디어 서버(MX-Server)상에서 다중 스레드 프로세스의 노드 스케줄링 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 서버는 최대 8개까지의 노드로 구성된 CC-NUMA 시스템으로 각 노드들은 SCI ring으로 연결된다. 이러한 CC-NUMA 구조의 시스템에서 데이터의 지역성을 고려한 노드 스케줄링 방식으로 Oracle8i와 같은 DBMS의 성능을 높이고자 한다. 고성능 멀티미디어 서버에서는 데이터의 저역성을 고려하여 한 노드에 프로세스를 바인드 하는 기능이 있으나, 그중 다중 스레드로 구성된 프로세스의 바인드 기능은 없다. Oracle 8i와 간츤 DBMS에서는 다중 스레드로 구성된 하나의 프로세스가 일정한 디스크를 점유하여 사용할 수 있으므로 이와 같은 다중 스레드의 프로세스를 해당 디스크가 있는 하나의 노드 즉 cg에 마인드 하는 기능을 구현하였다. 현재는 가용한 플랫폼이 없어서 MX Server 대신 PC 테스트베드를 이용한 CC-NUMA 시스템의 시뮬레이션 환경을 구축하여 다중 스페드의 CG 바인드 기능을 개발하고 그 시험을 완료하였다.
Id 언어와 같은 함수형 언어의 중천루프에 포함된 미세한 수준의 대규모 병렬성을 다중스레드 구조상에서 이용하려면 프로세서뿐만 아니라, 이름공간을 위한 상당히 말은 기억공간 등의 자원이 추가로 요구된다. 이러한 병렬성을 포함하는 중첩루프론 시스템 자원 제한 없이 무분별하게 펼쳐서 실행하려고 한다면, 실행도중 기억공간의 자원의 고갈로 인하여 프로그램의 실행이 중단될 수 있다. 또한, 루프의 펼침에 따른 부담으로 인하여 프로세서의 수에 비해서 루프를 지나치게 많이 펼치는 경우에, 병렬 수행의 효과가 상당히 떨어질 수 있다. 본 논문에서는 함수형 언어의 중첩루프를 다중스레드 구조상에서 효과적으로 펼쳐서 실행할 수 있는 알고리즘을 제안하고 분석한다. 제안된 알고리즘의 특성은 주어진 중첩루프를 펼칠 시점에 프로세서 수와 기억공간의 현재 사용 가능한 시스템 자원 양에 제한하여 안전하면서도 가능한 최적으로 펼친다는데 있다.
유니티 엔진 기반 다중 접속 온라인 게임에서는 통신 패킷 처리를 담당하는 네트워크 스레드와 게임 로직을 담당하는 메인 스레드를 분리해야 한다. 네트워크 스레드 간에 통신 패킷은 렌더링 속도 향상을 위하여 중복되는 패킷을 폐기할 필요가 있다. 본 논문에서는 유니티 엔진 기반 다중 접속 온라인 게임을 위한 네트워크 스레드 간 통신 패킷 폐기 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 Partial Packet Discard 기법과 Periodic Packet Discard 기법을 혼합한 기법으로 네트워크 패킷을 큐로 관리하고 중복되는 패킷을 주기적으로 폐기하여 렌더링 속도를 향상시킨다. 제안하는 기법은 유니티 엔진 기반 다중 접속 온라인 게임의 다양한 패킷 발생 시뮬레이션을 통하여 렌더링 속도를 분석하고 효율성을 증명하였다.
EJB는 Sun사에서 발표한 분산 객체 구조에 맞는 서버쪽 컴포넌트 아키텍쳐이다. EJB를 사용하면 다중 네트워크 환경에서 애플리케이tus의 디자인과 개발, 배포가 쉬워진다. 개발자는 하부 사항에 대해 신경쓰지 않고 상위 레벨에서 애플리케이션을 설계할 수 있다. EJB 1.1 명세서는 그러한 내용을 나타내고 있는 명세서이다. 하지만 이 명세에서는 멀티 스레드를 허용하지 않는다. 멀티 스레드는 프로그래밍에서 상당히 유용한 것으로 멀티 스레드를 사용하면 다른 오브젝트에 영향을 주지 않으면서 작업을 수행할 수 있는 등 여러 가지 이점이 많다. 본 논문에서는 이러한 이점을 살려서 명세서에 따르면서 멀티 스레드를 생성하는 방법에 대해 알아보고자 한다. 본 논문에서 제시하는 방법은 3가지이고 각각 장단점이 따른다 .
상호배제는 원래 다중처리기 시스템을 지원하는 운영체제의 경쟁상황 예방 이론에서 출발하였으나, 최근에는 다중코어처리기의 일반화로 그 적용범위가 급격하게 병렬처리 어플리케이션 영역으로 이동되었다. POSIX 스레드, WIN32 스레드, Java 스레드 등이 대표적인 병렬 처리 어플리케이션 개발환경인데, 이들은 각자 고유한 상호배제 메커니즘을 제공하고 있다. 이들 환경에서 성능에 매우 민감한 어플리케이션들은 코딩의 불편함 등 약간의 희생을 감수하더라도 상호배제를 위한 부담 경감을 필요로 할 수 있다. 이 연구에서는 두 스레드 사이에서 Dekker와 Peterson 알고리즘을 플랫폼별로 바쁜 대기와 처리기 양보 형태로 구현하여 각각의 고유 상호배제 메커니즘들과의 성능을 비교하고, 그 알고리즘들의 유용성을 평가한다. 분석 결과 POSIX 및 WIN32 스레드 환경에서 처리기 양보 형 Dekker 알고리즘이 최소 2배에서 최대 70배까지 우수한 것으로 나타나 이 알고리즘의 실용성이 충분한 것으로 확인되었다.
본 논문에서는 프로그램을 루프 구조에 근거하여 계층적으로 표현한 HTG (Hierarchical Task Graph)의 복합 노드 태스크들을 공유 메모리 다중처리기 환경에서의 효율적 수행을 위한 새로운 스케쥴링 기법을 제안한다. 단일처리기의 멀티스레드 구조를 비롯한 여러 플랫폼에 적용하기 위해 자바의 스레드를 사용하여 구현하였으며, 기존의 HTG의 함수 병렬성을 위한 비티 벡터 알고리즘과 성능을 비교 분석하였다. 실험 결과에서 보듯이, 제안된 기법이 비트 벡트 방법에 비해 수행 시간 측면에서 효율적임을 알 수 있으며 또한, 좋은 부하 균형을 유지하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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