다중 프로세서 시스템에서 노드 간의 연결을 제공하는 상호 연결망이 전체 시스템의 성능에서 차지하는 비중은 매우 크다 상호 연결망의 형태는 여러 종류가 있을 수 있으나 Mesh, 링, 계층 링 등의 형태가 많이 사용된다. 이 논문에서는 기존의 계층 링을 수정,한 Torus Ring을 제안한다. Torus Ring은 계층 링과 완전히 동일한 복잡도를 가지면서도 지역 링 간의 연결 방법만을 변경한 형태의 상호 연결망이다. 이 연결망은 역방향 인접 링에 대한 요청에서 홉 수의 이득을 봄으로써 평균 흡수를 감소시킨다. 또한 접근의 지역성을 고려하지 않은 균등분포의 가정 하에서도 평균 홉수의 기대값에서 계층링과 동일한 값을 가지며, 실제 병렬 프로그램이 수행되는 환경에서는 인접링에 대한 통신 비율이 증가할 가능성이 크기 때문에 더 큰 흡수의 이익을 기대할 수 있다. 이에 따라 상호 연결망의 요청과 웅답의 지연 시간이 최대 19$\%$까지 감소하였으며, 이러한 웅답 지연 시간의 단축이 수행 시간을 최대 10$\%$ 정도까지 감소시키는 결과를 가져왔다.
센서 네트워크에서의 효율적인 라우팅을 위하여 센서노드들을 최적으로 상호연결 하는 배치를 찾는 문제를 고려하게 된다. 유사한 이론 문제로서 평면상에 주어진 점들을 최적으로 상호연결 하는 트리 구조를 찾는 스타이너 트리 문제가 있는데, 이 문제에 대한 근사 알고리즘을 차용하여 센서노드들을 최적에 근사하게 상호연결 하는 배치를 찾을 수도 있다. 하지만 스타이너 트리 문제는 평면상에서 수학적으로 정의된 점들의 집합을 상호연결 하는 문제로서 센서 네트워크에서는 나타나지 않는 특수한 경우까지 내포하므로, 그 알고리즘을 사용하는 접근은 타당한 분석 방식이 될 수 없다. 센서 네트워크에서 센서들의 분포는 평면상의 수학적인 점들의 임의적인 분포와는 달리, 센서들이 일정거리 이상으로 서로 떨어져 있다고 가정 할 수 있다. 이러한 물리적인 성격을 반영하여 센서 네트워크를 위한 근사 알고리즘을 구성함으로써, 센서 네트워크 상호연결이라는 문제에 적합한 실행시간 및 최적치에 대한 근사비율을 도출 할 수 있게 된다.
본 논문에서는 다단계상호연결 네트워크에 기반한 입력버퍼 구조의 ATM 스위치에 관해서 언급한다. 제안된 방법은 HOL 블록킹으로 인해 균일 트래픽(uniform traffic) 하에서 최대 약 58.6%의 처리율을 넘지 못하는 문제를 해결 할 수 있는 방법을 제시하며, 또한 오류허용 기능을 확장시키기 위하여 베이스라인 네트워크에서 버디 연결 매핑 및 제한연결 매핑 특성을 이용한 다중경로를 제공할 수 있는 버퍼 기법에 관하여 언급한다. 시뮬레이션에 의한 성능 평가 결과, 기존 방식과 비교하여 좋은 처리율과 셀 손실율을 보였으며, 더욱이 오류 스위치의 증가에도 불구하고 처리율의 수준은 적정한 셀 지연 범위 내에서 유지될 수 있음을 보여주고 있다.
최근에 하이퍼큐브의 망비용을 개선한 상호연결망 하이퍼-스타가 제안되었다. 본 논문에서는 상호연결 망 하이퍼-스타 HS(2n,n)의 평균거리가 (equation omitted)임을 보이고, 스패닝 트리를 이용한 일-대-다 방송 기법을 제안하고, 방송 수행 시간이 2n-1임을 보인다.
패킷교환식 다단계 상호 연결 망은 디지털 교환시스템과 슈퍼 컴퓨터분야에서 널리 이용되어 왔다. 본 논문에서 교환 요소내부의 여러 개의 패킷이 한 네트워크 주기동안 그 주기의 대역폭을 충분히 사용함으로써 다음 단계의 교환 요소로 전송되어 질 수 있음을 보인다. 기존의 상호 연결 망에서는 보통 하나의 패킷 전송을 가정했다. 다중 패킷 전송방식이 도입된 다단계 상호 연결 망의 분석적 모델이 소개되고, 컴퓨터 시뮬레이션에 의하여 그 모델의 타당성을 입증한다. 단일 패킷 전송방식을 이용한 전형적인 다단계 상호 연결 망과의 비교는 실용적인 크기의 연결 망에 대하여 처리율이 약 30% 정도까지 증가함을 보여준다. 비슷한 결과가 지연시간에 있어서도 얻어진다. 네트워크 전송량이 불균등한 분포를 나타내는 경우의 성능 향상은 더욱 중요하다.
다중코어(Many-Core) 시스템은 많은 코어들이 상호연결망을 통해서 연결되어있는 시스템으로, 단일코어나 멀티코어 시스템에 비해 보다 많은 병렬 컴퓨팅 자원을 지원한다. Amdahl 의 법칙에 의하면 병렬화되어 처리하는 부분은 이론적으로 프로세서의 개수에 비례하게 가속화 될 수 있지만, 상호연결망에서의 전송 지연을 비롯한 많은 요인에 의해서 성능의 가속화가 저해된다. 특히 캐시 일관성 규약(Cache Coherence Protocol)을 지원하는 대부분의 다중코어 시스템에서는 병렬화를 함에 있어서 캐시 미스로 인해 발생하는 데이터의 전송 지연이 성능에 많은 영향을 미칠 수 있다. 따라서 효과적인 병렬 프로그램을 위해서는 캐시 구조에 대한 이해를 바탕으로 상호연결망에 대한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 메쉬(Mesh) 구조의 64 코어 다중코어 시스템인 TilePro64 를 이용하여 상호연결망의 데이터 전송 지연에 따른 프로그램 성능의 민감도를 측정하였다. 결과적으로 코어간 거리(Hop)가 늘어날수록 작업의 수행시간이 평균적으로 4.27%씩 선형적으로 증가하는 관계가 있는 것으로 나타났다.
지상 통신 네트워크와 수중음파 통신 네트워크는 동작 환경, 통신 매체, 전파 지연 속도, 주파수 대역폭, 통신 속도, 비트 에러율 등에서 매우 다른 통신 특성을 갖는다. 이러한 다른 특성들로 인해 이들 두 통신 네트워크는 주소체계와 최대 패킷 크기에서 차이가 생기며, 결과적으로, 이 차이는 두 통신 네트워크를 상호연결 하는데 장애가 될 수밖에 없다. 본 논문은 지상 통신 네트워크와 수중음파 통신 네트워크 사이에서 서로 다른 주소체계로 인해 발생하는 상호연결 문제를 해결하기 위해 가상 주소를 이용하는 방법을 제시하고 수학적 모델링을 통해 수중 환경에서의 메시지 송수신 지연 시간에 대한 성능을 분석한다.
본 논문에서는 Folded 하이퍼-스타 연결망을 기반으로 하는 새로운 상호연결망, 계층적 Folded 하이퍼-스타 연결망 HFH($C_n,\;C_n$)을 제안한다. 그리고 본 논문에서 제안한 HFH($C_n,\;C_n$)가 Folded 하이퍼-스타 연결망과 기존에 제안된 계층적 연결망인 HCN(m,m), HFN(m,m)보다 망비용(지름${\times}$분지수) 측면에서 우수한 연결망임을 보인다. 또한 HFH($C_n,\;C_n$)의 여러 가지 망 성질(연결도, 라우팅 알고리즘, 지름, 방송)을 분석한다.
본 논문에서는 Perfect Shuffle 기법과 Kronecker 곱에 의한 다치 신호처리회로의 입출력 상호연결에 대하여 논하였고, 다치 신호처리회로의 입출력 상호연결 방법을 이용하여 유한체 GF$(p^m)$상에서 다치 신호처리가 용이한 다치 Reed-Muller 전개식의 회로설계 방법을 제시하였다. 제시된 다치 신호처리회로의 입출력 상호연결 방법은 모듈구조를 기반으로 하여 행렬변환을 이용하면 회로의 가산게이트와 승산게이트를 줄이는데 매우 효과적임을 보인다. GF$(p^m)$상에서 다치 Reed-Muller 전개식에 대한 다치 신호처리회로의 설계는 GF(3)상의 기본 게이트들을 이용하여 다치 Reed-Muller 전개식의 변환행렬과 역변환행렬을 실행하는 기본 셀을 설계하였고, 다치 신호처리회로의 입출력 상호연결 방법을 이용하여 기본 셀들을 상호연결하여 실현하였다. 제안된 다치 신호처리회로는 회선경로 선택의 규칙성, 간단성, 배열의 모듈성과 병렬동작의 특징을 가지므로 VLSI 화에 적합하다
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[게시일 2004년 10월 1일]
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