최근 모바일 장치의 사용의 증가와 복잡한 응용 프로그램의 사용이 증가하면서 MPSoC의 사용이 증가하고 있다. 이러한 MPSoC의 성능을 향상시키기 위해 프로세서의 수가 늘어나고 있는 추세이다. 다수의 프로세서 구조에서 장점이 있는 분산 메모리 구조의 효율적인 데이터 전달하기 위해서 표준 MPI를 이용한다. 표준 MPI는 소프트웨어로 제공되지만, 하드웨어로 구현하면 보다 높은 성능을 얻을 수 있다. 하드웨어로 구현된 MPI의 메시지 전송 방식으로 기존의 동기 방식(Synchronous Mode), 준비 방식(Ready Mode), 버퍼 방식(Buffered Mode)과 이 방식들을 혼합한 형태인 표준 방식(Standard Mode)가 있다. 본 논문에는 기존의 MPI 하드웨어 유닛에서 사용되던 구조에 작은 크기의 데이터를 선별하여 버퍼 방식으로 전송함으로써 전송율을 극대화 하였다. 기존의 구조에서 사용된 3개의 큐(Queue)는 그대로 같은 기능을 하고, 본 논문에서 추가된 2개의 큐(작은 준비 큐와 작은 요청 큐)을 추가하여 임계점보다 작은 크기의 데이터에 대한 처리와 저장을 담당하도록 하여 성능을 향상하였다. 제안된 구조에서 임계점을 32byte로 제한하였을 때 임계점 이하의 데이터에서 20%의 성능 개선 효과를 볼 수 있었다.
그래픽 프로세서(GPU)의 연산 능력은 이미 CPU를 능가하고 있으며, 그 격차는 점점 벌어지고 있다. 따라서, 범용 계산에 그래픽 프로세서를 활용하는 GPGPU 연구가 활발히 전개되고 있으며, 병렬 처리가 필요한 분야에서 특히 두드러진 성과를 보이고 있다. GPU를 이용한 암호 알고리즘의 구현은 2005년 Cook 등에 의하여 처음 시도되었으며, OpenGL, DirectX 등의 라이브러리를 이용하여 개선된 결과들이 속속 발표되고 있다. 본 논문에서는 2007년 발표된 NVIDIA의 CUDA 라이브러리를 이용한 블록암호 구현 기법과 그 결과를 소개하고자한다. 또한, 소프트웨어로 구현된 블록암호 소스를 GPU 프로그램으로 이식하는 일반적인 방법을 제공하고자 한다. 8800GTX GPU에서 블록암호 AES, ARIA, DES를 구현했으며, 속도는 각각 4.5Gbps, 7.0Gbps, 2.8Gbps로 CPU보다 고속 구현이 가능하였다.
가상 기계란 하드웨어로 이루어진 물리적 시스템과는 달리 소프트웨어로 제작되어 논리적인 시스템 구성을 갖는 개념적인 컴퓨터이다. 그러나 가상 기계는 실제 프로세서로 처리하는 것보다 실행 속도가 매우 느리기 때문에 실행되는 코드의 최적화가 매우 중요하다. 본 논문은 가상 기계 코드 최적화기의 실험대상으로 EVM(Embedded Virtual Machine)의 중간 코드인 SIL(Standard Intermediate Language)을 이용하였다. 현존하는 최적화 방법론에 관한 연구를 통하여 가상 기계 코드 특성을 고려한 최적화 방법론을 제시하고, 최적화된 코드를 생성하기 위한 코드 최적화기를 설계하고 구현하였다. 가상 기계 코드 최적화기는 주어진 패턴을 찾아서 패턴에 해당하는 부분을 최적화 코드로 바꾸어, 전체 코드의 크기를 줄이고 실행 속도의 개선효과를 가진다. 또한, 구현된 최적화기의 실험 결과를 도출하였다.
위험관리는 최근 다양한 분야의 산업에 적용 가능한 매우 중요한 토픽이다. 본 연구에서는 기본적인 위험관리의 일반적인 방법론과 새로운 위험관리 평가의 방법론을 제시한다. 위험관리의 실제 적용에 있어서 재정, 보험산업 등의 분야에서는 이미 많은 현실적 방법론들이 개발되었다. 다양한 산업현장에서 발전된 많은 적용사례들이 있으나 여전히 위험관리는 어려운 부분이며, 두 가지 주요한 위험평가 방법론이 시스템 엔지니어링 분야에서 개선되고 발전되어왔다. 그중 하나는 본래의 위험평가의 기본개념을 바탕으로 하여 발전한 것이며 다른 하나는 소프트웨어 엔지니어링분야의 위험평가에서 비롯된 것이다. 규모가 크고 복잡한 시스템에서 효과적인 위험관리는 프로젝트의 최종 목적을 달성하는데 있어서 불확실성에 적절히 대처하여 총 개발비용을 줄이고 목표일정과 성능을 달성하는 효과를 가져온다.
고성능 복수 연산 처리 장치를 갖는 VLIW (Very Long Instruction Word)와 같은 프로세서 아키텍처는 정밀한 명령어 스케쥴링을 하드웨어가 아닌 소프트웨어가 처리해 주어야 한다. 통상 컴파일러가 하드웨어의 풍부한 자원을 충분히 활용할 수 있도록 이러한 기능을 수행하여 준다. 기존에 다양한 명령어 스케쥴링 알고리즘이 연구되었고 수 십년에 걸쳐 새로운 스케쥴링 기법들이 소개되었다. 이러한 스케쥴링 기법의 성능은 알고리즘의 효율뿐만 아니라 프로그램 코드에 내재된 의존관계 (dependence relation)의 복잡도에 따라 상당한 영향을 받는다. 본 연구에서는 의존도 완화기법으로서 레지스터 재할당 (register reallocation) 기법을 살펴보고 이를 활용하여 스케쥴링 성능 개선을 시도하여 보았다.
스마트 디바이스가 다양한 기능을 지원하면서 스마트 디바이스에서 사용되는 응용프로그램 프로세서 또한 복잡해졌다. 그 결과 멀티미디어코덱과 카메라 같은 복잡한 기능을 지원하기 위해 AP내부에서 전용 CPU를 포함한 여러 개의 저수준 IP가 하나의 고수준 기능을 제공하는 서브시스템으로 통합되고 있다. 서브시스템은 메인 시스템과는 별도의 소프트웨어를 가지며, 서브시스템의 구동 시 자체 소프트웨어를 초기화하는 과정이 필요하다. 이는 서브시스템의 구동 시간을 늘리는 원인이 되며 서브시스템의 기능을 사용하는 응용프로그램의 구동 시간에도 영향을 미치기 때문에 개선될 필요성이 있다. 서브시스템은 컴퓨터 시스템과 유사하므로 컴퓨터 시스템의 빠른 구동을 위해 연구되었던 기법들을 서브시스템의 빠른 구동을 위해 적용할 수 있다. 본 논문에서는 컴퓨터 시스템에서 사용하고 있는 스냅샷 기법을 서브시스템에 적용한 후 장단점을 고찰하였다. 그리고 IP의 레지스터는 제한된 읽기와 쓰기를 제공하기 때문에 스냅샷 기법을 수정하지 않고 적용할 수 없다. 이를 위해 본 논문에서는 IP의 레지스터 특성별로 스냅샷 기법을 적용하는 기법을 제시하였다.
모바일 기기는 유연한 이동성을 제공하는 대신에 제한된 자원을 가지고 있는 휴대용 장치로서, 최근에는 단순한 몇 가지의 기능만 제공하던 기존의 한계를 넘어서 많은 부가기능들을 추가적으로 제공하고 있다. 하지만 낮은 성능의 프로세서와 제한된 배터리용량으로 인해 사용자가 만족할 수 있는 성능을 제공하지 못하는 문제점이 발생하고 있다. 이러한 성능이슈는 하드웨어 교체를 통해 쉽게 해결될 수 있으나, 제품가격 상승이라는 치명적 단점을 가지고 있다. 본 논문에서는 성능이슈와 제품가격 상승 이라는 두 가지 문제를 동시에 해결하기 위하여 사용자 체감성능을 개선하는 방법을 제시한다. 사용자 체감성능은 사용자가 화면터치 또는 키패드를 통해 모바일 기기에 화면갱신 명령을 입력하고 모바일 기기의 출력장치인 LCD화면에 화면구성을 완료하는데 까지 걸리는 시간이 매우 중요한 요소이다. 모바일 기기는 물리적으로 작은 LCD화면을 사용하기 때문에 한번에 보여줄 수 있는 데이터의 양이 제한적이다. 화면을 구성하기 위해서 LCD화면에 보여줄 수 있는 양의 데이터만 사용한다면 빠른 화면구성을 할 수 있다. 이렇게 최소한의 데이터를 계산하고 DB에서 가져와 빠른 화면구성을 할 수 있도록 하는 Controller를 기존의 MVC 패턴에 추가한 MVC+Prefetch Controller 패턴을 제안한다. 제안한 패턴을 사용하면 사용자가 만족할 만한 체감성능을 보장할 수 있다. MVC+Prefetch Controller 패턴을 삼성전자 휴대폰 모델 S8500에 적용하여 사용자 체감성능 개선을 확인하였다.
Battery로 작동되고, 소형인 제품들도 다양한 기능은 물론이고, 다양한 입출력 장치를 갖추고, 실시간으로 처리하는 시스템이 많이 요구되고 있는 실정이며, 점차 더욱 더 요구될 것으로 전망된다. 더욱이 포터블 기기는 일반적으로 MCU의 내부에 제한된 ROM type 메모리를 내장하게 되면, 데이터 메모리로 SRAM 및 flash memory를 갗추고 있다. 따라서 이러한 제한된 하드웨어 환경하에서 많은 기능을 수행해야 하는 경우가 많다. 여러 기능을 시간적인 간격으로 배분하거나, 기능 자체를 서로 배분하면서, 서로 융합하는 등의 여러 가지 기능을 수행하려다보면, 당연히 메인 소프트웨어 구조가 복잡해지며 대부분 어셈블리나 C와 같은 linear한 구조를 가지는 language로 개발되기 때문에 효과적인 프로그램 구조를 세우기는 쉽지 않다. 본 논문에서는 이를 위해 좀더 규격화된 방법을 제시하고자 한다. 보다 구체적인 구조를 연구할 목적으로 다양한 테스크를 수행하여야 하는 시스템이면서 프로세서가 필요한 포터블 기기의 한 응용 제품인 MP3 Player 에서 요구되는 job scheduling을 연구한다. 필요한 작업의 종류는 가장 부하가 많이 걸리는 압축된 MP3 file을 다시 복원시켜주는 codec 부분과 일정 시간 간격을 가지고 수행하여야 하는 외부 키보드 입력과 실시간으로 시간을 계산하는 타이머 기능, 그리고 LCD에 시간의 변화를 표시하여 주어야한다. 이와같이 수시로 작업이 발생하지만 시간 점유율이 중간 정도인 LCD 컨트롤과 메모리 컨트롤 등이다. 프로세서의 속도를 최소한으로 줄이면서 스케줄링에 의해 시간 문제를 해결하는 방법을 제시하도록 한다. 이는 기초과학 수준이 높은 북방권 국가들의 과학자들이 주로 활용되고 있다는 점에서도 잘 알 수 있으며 우리의 과학기술 약점을 보완하는 원천으로써 외국인 연구 인력이 대안이 되고 있음을 시사한다. 본 연구에서는 한국 연구 조직에서 일하는 외국인 연구자들의 동기 및 성과에 영향을 미치는 많은 요인들을 확인할 수 있었다. 상관관계, 분산분석, 회귀분석 등을 통해 활용 성과에 미치는 영향 요인들을 도출하였다. 설문 분석을 통하여 동기 및 성과 사이에는 강한 상관관계가 존재하는 것을 확인할 수 있었으며 이는 전통적인 동기 이론들과 부합한다. 대부분의 변수가 동기 및 성과에 동시에 영향을 미치는 것으로 조사되었으며 그중에서도 조직 협력 문화, 외국인 연구자의 의사소통 및 협력성, 외국인 연구자의 연구 능력 관련 변수들 및 연구 프로젝트의 기술수명주기, 외국인 연구자의 기존 기술지식의 흡수 등이 가장 중요한 변수로 나타났다. 이는 우리가 주로 중국 및 러시아 과학자들을 활용하여 상업화하는 외국인 연구인력 활용 패턴과도 일치하는 결과이다. 즉 우호적인 조직문화를 가지고 있는 연구 조직에서, 이미 과학기술 지식을 많이 가지고 있고 연구 능력도 높은 외국인 과학기술자를, 한국에서 기술이 태동 또는 성장하고 있는 연구 분야에서 활용하는 것이 가장 성과가 좋다는 사실을 확인시켜 주고 있다. 국내에서 최초로 수행된 본 연구는 외국인 연구 인력의 활용 성과가 매우 높으며, 우리의 과학기술혁신시스템을 보완하는 유효한 수단으로써 외국인 연구 인력이 중요한 대안이 될 수 있음을 발견하였다. 외국인 연구 인력을 잘 활용하기 위하여 문제점 및 개선방안을 활용 환경, 연구 인력이 중요한 대안이 될 수
컴퓨터에 의해 작동되는 선형가속기의 경우 모든 기기가 적절히 작동되는가를 확인하는 정도관리가 오작동으로 인한 환자 피해를 방지하기 위해 절대적으로 필요하다. 따라서 컴퓨터로직 및 마이크로 프로세서에 의해 작동되는 시스템의 안전을 고려하는 많은 보고서들이 발표되었다. 그 보고서에는 소프트웨어 및 하드웨어 고장으로 인해 발생하는 문제점들을 개선하기 위한 방법들이 제시하고 있다. 이와 관련하여 국내의 경우도 컴퓨터에 의해 작동되는 선형가속기의 수가 점차 적으로 증가하고 있는데 비해 체계적이고 일원화된 정도관리서가 없는 실정이다. 따라서 본 논문에서는 국내의 실정에 맞는 선형가속기 정도관리 기술을 개발하기 위한 기반으로 사용하기 위해 미국, 일본, 및 유럽에서 가장 일반적으로 사용되고 있는 정도관리서를 수집 및 요약하였다. 또한 각 나라간의 공통점 및 차이점이 비교분석 하였다. 국가별 정도관리를 비교한 결과 유럽의 경우 미국의 AAPM TG40을 참고자료로 주로 사용하였으며 중요한 정도관리의 항목은 점검주기에는 약간의 차이가 있으나 점검항목들은 거의 동일하다.
Digital Broadcasting Satellite (DBS) 수신기는 실시간으로 위성으로부터 수신되는 방송신호를 실시간으로 NTSC A/W 스트림으로 변환하는 기능을 수행한다. 따라서 Multi-tasking 방식은 실시간 응용시스템에서 프로세서의 효율적인 사용에 매우 효과적인 방법이다. 본 논문에서는 H/W, S/W micro kernel을 이용한 hybrid approach를 통하여 H/W micro kernel과 multi-tasking programming과의 관계를 적절히 조절하여 시스템의 처리속도를 증가시켰다. 또한 DBS수신기에서의 실시간 처리를 위해 각각의 프로세스들간의 스케줄 적정성을 확보하기 위해 시스템의 요구사항이 만족되도록 개발된 critical hard real-time task들에 대한 스케줄 적정성을 먼저 평가하고, 그 밖의 soft real-time task 들에 대한 스케줄링 가능성에 대한 평가를 진행하여 전체적으로 실시간 처리에 문제가 발생하지 않도록 embedded 소프트웨어를 개발하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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