• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제18권10호
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• pp.13-21
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• 2013

최근 들어 칩 멀티 프로세서 상의 코어 개수는 지속적으로 증가하는데 반해, 이를 효율적으로 뒷받침하기 위한 멀티 프로그래밍 혹은 멀티 쓰레딩 기법은 부족한 실정이다. 이로 인해 실제 작업을 수행하지 않는 유휴 코어가 발생하였고, 해당 코어가 소유한 자원들 중 개별 캐시 부분은 유휴 캐시로 낭비되었다. 본 논문에서는 유휴 개별 캐시의 발생이 불가피함을 인지함과 동시에 그것을 칩 내 메모리 공간으로써 효율적으로 활용할 수 있는 기법을 제안한다. 제안된 기법은 유휴 캐시를 희생 캐시로 활용하는 방법이며, 이를 위해 요구되는 새로운 시스템 구성 및 캐시 일관성 프로토콜의 세부 동작을 소개한다. 본 논문에서 제시된 기법은 유휴 캐시를 사용하지 않을 때와 비교하여 4-코어 및 16-코어 기반 칩 멀티 프로세서 환경에서 각각 19.4%와 10.2%의 IPC 향상을 가져왔다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2012년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.39 No.1(A)
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• pp.7-9
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• 2012

CPU는 싱글 코어 구조에서 클록 속도를 높여 성능을 향상 시키려는 노력을 해왔으나 한계에 도달하자 하나의 칩에 코어를 여러 개 둔 멀티코어 형태로 발전하였다. CPU의 성능 향상을 위해 이제는 3D그래픽을 연산처리하기 위해 만들어진 GPU와 결합하기에 이르렀다. CPU와 GPU의 결합은 CPU간의 결합보다 훨씬 더 좋은 성능을 보였고 전력의 사용량도 더 적었으며 비용면에서도 경제적이라는 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 CPU와 GPU의 Heterogeneous multicore상에서 성능을 최적화하기 위해 기존의 병렬화 모델을 조합하고 최적화를 시도하였다. CPU상에서는 성능 향상을 위해 기존의 병렬 프로그램 모델인 SIMD와 공유메모리 병렬 프로그래밍 모델 그리고 메시지 패싱 병렬 프로그래밍 모델을 조합하는 실험을 했다. GPU에서는 CUDA를 최적화 하였다. 이렇게 CPU와 GPU를 최적화하고 조합하여 고성능 연산을 요구하는 어플리케이션을 위한 Heterogeneous multicore 성능 최적화 방법을 제안한다.

• 정보과학회 논문지
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• 제44권2호
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• pp.115-123
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• 2017

메시지 처리기란 다양한 클라이언트로부터 오는 메시지를 받아 처리하는 서버 소프트웨어이며, 메시지의 종류에 따라 마감기한 이내에 처리해야 하는 실시간 메시지와 비실시간 메시지를 처리한다. 최근 마이크로프로세서 기술의 발전과 리눅스의 빠른 보급에 따라 메시지 처리기는 멀티코어 기반의 리눅스 서버에서 구현되고 있으며, 멀티코어 환경에서는 코어를 효율적으로 사용해야 시스템의 성능을 극대화 시킬 수 있다. 멀티코어를 효율적으로 사용하기 위한 다양한 실시간 스케줄러가 제안되어 있지만, 많은 연구들이 이론적 분석이나 시뮬레이션에 국한되어 있고, 리눅스를 위해 제안된 일부 알고리즘들도 커널을 수정하거나 특정 커널 버전에서만 동작된다는 단점이 있다. 본 논문에서는 멀티코어 환경에서 쓰레드를 사용자 수준에서 코어에 직접 매핑하는 리눅스 기반 메시지 처리기의 구조를 제안한다. 구현된 메시지 처리기에서는 기존의 RM(Rate Monotonic) 알고리즘을 수정하여 사용하였고, 특정 코어에 최대한 실시간 메시지를 몰아서 처리하도록 First fit 기반의 빈패킹(Bin-Packing) 알고리즘을 사용하여, 실시간 메시지의 위배율을 보장하면서 비실시간 메시지의 응답시간의 지연을 최소화하였다. 성능평가를 위하여 LITMUS 프레임 워크에서 제공하는 2가지 멀티코어 스케줄링 알고리즘(GSN-EDF, P-FP)을 이용하여 메시지 처리기를 구현한 후 제안된 시스템과 비교한 결과, 비실시간 메시지의 응답시간이 2가지 알고리즘 대비 최대 17~18%까지 향상되는 것을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.147-147
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• 2012

댐 및 제방 등의 수공구조물 붕괴에 의한 극한홍수 전파를 해석하기 위한 2차원 홍수 해석기법에는 현재까지 다양한 기법들이 개발되어 왔고 다양한 모형들이 상용화 또는 범용화 되고 있다. 그 중 흐름의 전파양상을 정확하게 반영할 수 있는 상류이송기법인 Godunov형태의 유한체적기법은 충격파와 같은 불연속적인 해를 가지는 문제를 정확히 해석할 수 있고, 비구조적 격자 사용의 용이성 등의 장점 때문에 2차원 홍수파 전파 해석에 있어서 최근 십수년간 가장 활발하게 연구되어왔다. 하지만 이러한 기법은 양해법을 근간으로 하는 해석 기법으로써, 계산거리의 간격이나 계산시간의 간격, 격자망의 구성 등 엄격한 제한이 필요하다. 특히 방대한 계산시간을 요구하는 기법의 약점은 홍수예 경보 등을 위한 실시간 모형의 구동에 있어서 큰 제약이 되어 왔다. CPU의 성능이 지속적으로 발전하면서 이러한 문제는 점차 극복되어 왔으나, 발열 등의 문제와 이를 극복하기 위한 멀티코어의 등장으로 인해 단일 코어의 성능개발은 매우 더딘 것이 사실이다. 현재까지 연구되고 개발되어 온 모형들은 특별한 처리 없이는 단일 코어만을 사용하여 계산할 수 밖에 없기 때문에 멀티코어의 장점을 전혀 이용할 수 없다. 이러한 점을 극복하기 위해 프로그램을 병렬화하여 단일 문제에 대해 멀티코어를 사용할 수 있다면 계산시간 단축에 큰 효과를 거둘 수 있을 것이다. 현재까지 IT분야에서 다양한 병렬프로그래밍 기법들이 개발되고 소개되어 왔다. 본 연구에서는 병렬프로그래밍 기법중 가장 널리 사용되고 있는 MPI(Message Passing Interface)기법을 적용함으로써 기 개발된 고정확도 유한체적모형을 병렬화 하여 계산시간을 단축하고자 하였다. 개발된 모형을 장애물이 존재하는 실험하도의 댐 붕괴 문제와 2002년 태풍 루사 시 큰 피해를 입은 강릉시 일원의 섬석천 유역에 위치한 장현저수지와 동막저수지의 붕괴사례에 대해 적용하였다. 모형을 코어 개수별로 다양하게 모의함으로써 기존모형과의 결과에 대한 일치성을 확인하였고, 기존 모형 대비 계산시간 단축의 효과를 입증할 수 있었다. 개발된 본 모형을 실시간 홍수범람해석을 위한 시스템으로 구축할 수 있다면, 실시간 홍수예 경보에 있어 주요지점에서의 수위해석 뿐만이 아닌 제내지 범람 예보 분야까지 확대 적용할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제27권6호
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• pp.69-75
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• 2022

본 논문에서 비대칭 멀티 코어 구조의 스마트 모바일 단말에서 실시간성 보장과 에너지 소비량 절감을 고려한 작업 스케쥴링 기법을 제안한다. 최근 VR, AR, 3D 등 고성능 응용프로그램은 실시간과 고수준 작업이 요구된다. 스마트 단말은 배터리에 의존적이므로 높은 에너지 효율을 위해서 big.LITTLE 구조가 적용되었지만, 이를 제대로 활용하지 못함으로써 에너지 절감효과가 반감되는 문제점이 있었다. 본 논문에서는 big.LITTLE 구조의 단말에서 실시간성과 높은 에너지 효율을 높일 수 있는 비대칭 멀티코어 할당 기법을 제안한다. 이 기법은 SVM 모델을 활용해서 실제 작업의 실행시간을 예측하고 이를 통해서 에너지 소모와 실행시간을 최적화한 알고리즘을 제안한다. 상용 스마트폰에서의 비교실험을 통하여 제안기법이 기존 기법과 유사한 실행시간을 보장하면서 에너지 소비량의 절감을 보였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제14권6호
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• pp.259-265
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• 2014

현재 널리 이용되는 멀티코어 프로세서 구조의 설계 초기에 그 성능을 분석하기 위하여 명령어 트레이스 모의실험을 이용하는 경우, 시간과 공간을 많이 차지하기 때문에 비실용적이다. 본 논문에서는 프로화일링 기법에 기반하는 통계적 모의실험에 의하여 다양한 하드웨어 사양을 갖는 멀티코어 프로세서의 성능을 측정하는 기법에 대하여 연구하였다. 이것을 위하여 SPEC 2000 벤치마크 프로그램의 특성을 통계적 프로화일링 기법으로 모델링하고 여기서 얻은 통계적 프로화일을 바탕으로 벤치마크 트레이스를 합성하여 멀티코어 프로세서에 대한 모의실험을 수행하였다. 그 결과, 통계적 모의실험에 의하여 측정한 성능이 명령어 트레이스 모의실험에 의하여 측정한 성능에 근접한 결과를 가져왔으며 모의실험 시간을 크게 단축시켰다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.157-163
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• 2016

비대칭적 멀티코어 프로세서 구조의 성능을 분석하기 위하여 명령어 트레이스 모의실험이나 실행 위주 모의실험을 이용하는 경우, 시간이 과다 소요되고 대량의 데이터 저장 공간을 차지하는 문제점이 있다. 본 논문에서는 통계적 모의실험에 의하여 다양한 하드웨어의 사양을 갖는 비대칭적 멀티코어 프로세서의 성능을 측정하는 기법에 대하여 연구하였다. 이것을 위하여 SPEC 2000 벤치마크 프로그램의 특성을 통계적 프로화일링 기법으로 모델링하고, 여기서 얻은 통계적 프로화일을 바탕으로 벤치마크 트레이스를 합성하여 비대칭적 멀티코어 프로세서에 대한 모의실험을 수행하였다. 그 결과, 통계적 모의실험에 의하여 측정한 성능이 명령어 트레이스 모의실험에 의하여 측정한 성능에 근접한 결과를 가져왔으며, 모의실험 시간을 크게 단축시켰다.

• 한국차세대컴퓨팅학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.39-49
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• 2019

컴퓨팅 성능을 향상시키기 위해 다양한 구조적 설계 기법들이 제안되고 있는데 그중에서도 CPU-GPU 융합형 이종 멀티코어 프로세서가 많은 관심을 받고 있다. CPU-GPU 융합형 이종 멀티코어 프로세서는 단일 칩에 CPU와 GPU를 집적하기 때문에 일반적으로 CPU와 GPU가 Last Level Cache(LLC)를 공유하게 된다. LLC 공유는 CPU와 GPU 코어 사이에 심각한 캐쉬 경합이 발생하는 경우 각각의 코어 활용도가 저하되는 문제를 가지고 있다. 본 논문에서는 CPU와 GPU 사이의 캐쉬 경합 문제를 해결하기 위해 단일 LLC를 CPU와 GPU 각각의 공간으로 분할하고, 분할된 공간의 크기 변화가 전체 시스템 성능에 미치는 영향을 분석하고자 한다. 모의실험 결과에 따르면, CPU는 사용하는 LLC 크기가 커질수록 성능이 최대 21%까지 향상되지만 GPU는 사용하는 LLC 크기가 커져도 큰 성능변화를 보이지 않는다. 즉, GPU는 LLC 크기가 감소하더라도 CPU에 비하여 성능이 적게 하락함을 알 수 있다. GPU에서의 LLC 크기 감소에 의한 성능하락이 CPU에서의 LLC 크기 증가에 따른 성능향상보다 훨씬 작기 때문에 실험결과를 기반으로 각각의 코어에 LLC를 분할하여 할당한다면 전체적인 이종 멀티코어 프로세서의 성능을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 이러한 분석을 통해 향후 각 코어의 성능을 최대한 높일 수 있는 메모리 관리기법을 개발한다면 이종 멀티코어 프로세서의 성능을 크게 향상시킬 수 있을 것이다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2007년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.34 No.1 (C)
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• pp.134-138
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• 2007

점차 더 벌어지는 CPU 속도와 메모리 속도의 차이로 인하여 메모리 접근 병목 현상이 발생하였고, 이 현상을 극복하기 위하여 캐시를 고려한 인덱스 구조에 관한 연구가 계속 되었다. 또한 최근 CPU 트렌드가 싱글 코어에서 멀티 코어로 전환점을 맞으면서 캐시메모리의 효율에 대한 중요성이 더욱 부각되었다. 본 논문은 최신 프로세서를 탑재한 시스템에서 메인 메모리 데이터베이스 시스템을 위한 인덱스 구조들의 성능을 비교 평가하고, 그 중 캐시를 고려한 트리 인덱스의 성능이 유용함을 보인다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2013년도 추계학술대회
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• pp.540-543
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• 2013

본 논문은 SIMT 구조 기반의 멀티코어 GPGPU의 통합 ALU를 설계하였다. 조건부 분기 명령어, 데이터 이동 명령어, 정수형 산술 연산 명령어, 부동소수점 산술 연산 명령어를 처리할 수 있으며 멀티코어 GPGPU의 다양한 형태의 병렬처리 기능을 지원하기 위하여 다 수의 ALU가 탑재된다. 각 명령어 연산의 처리방식의 공통성을 회로 수준에서 통합하여 최소의 크기로 ALU를 설계하는 것이 본 논문의 주안점이다. 모든 명령어는 테스트 프로그램을 작성하여 실험하였고 CPU로 연산한 결과와 비교하여 본 논문의 ALU가 정상적으로 동작함을 검증하였다. 본 논문에서 설계한 통합 ALU의 크기는 약 2만 게이트이며 최대 동작주파수는 430MHz이다.