본 논문은 그래픽 프로세서(Graphic Coprocessor: GCP)의 설계 및 구현에 대해 기술한다. 설계된 그래픽 프로세서는 멀티미디어 서버용 프로세서의 그래픽 전용 프로세서로 사용 가능하다. GCP 명령어 집합은 멀티미디어 데이타의 병렬성을 이용하기 쉬운 SIMD 및 Superscalar 등의 병렬 아키텍쳐 개념을 적용하여 설계하였다. 설계된 GCP는 4개의 주 프로세서에 의해 공유되는 형태이며 공유에 따른 명령어의 병목현상을 해결하기 위한 스케줄러와 연산을 위한 4개의 기능 유니트를 내장하고 있다. 최대 4개 명령어의 동시 수행이 가능한 GCP는 Verilog HDL로 모델링하고 논리 합성하였다 약 56,000개의 게이트로 구성되는 GCP는 SOG 라이브러리의 제약으로 인하여 30 ㎒로 동작하며 CIF 영상 규격에 대해 초당 63 프레임의 DCT 연산 및 초당 21 프레임의 FBMA 연산을 수행 할 수 있다.
제한된 경쟁삭제 문제는 집합연산 문제의 간단한 형태의 하나로서, 경쟁삭제 문제에서 삽입연산을 제외한 것이다. 현재 경쟁삭제 문제에 대해서는 최적의 순차 알고리즘이 개발되어 있으며, 병렬 알고리즘의 경우 O(n/loglogn)개의 처리기를 사용하여 $O(log^2nloglogn)$에 수행되는 알고리즘이 개발되어 있다. 본 논문에서는 제한된 경우의 경쟁삭제 문제를 해결하기 위한 재구성 가능 메쉬 알고리즘을 제시한다. 제안된 알고리즘은 $n{\times}n$ 재구성 가능 메쉬에서 상수시간에 수행되며, 이 결과는 $AT^2$ 퇴적이다.
데이터 웨어하우스는 방대한 이력 데이터들을 저장하는 저장소이며, 이를 다양한 관점에서 분석하기 위해 OLAP (On-Line Analytical Processing) 연산을 이용한다. 일반적으로 이러한 저장소는 데이터를 저장할 때 많은 열(columns) 을 기반으로 저장하는 와이드(wide) 형태의 테이블로 저장하게 된다. 하지만, 관계형 DBMS에서는 열 수의 제약(MS SQLServer, Oracle 등 열의 수는 1024개임)을 받게 되므로, 그 이상의 열들을 저장할 수 없다. 하지만, 열 기반(이하, 수평 테이블)으로 저장하는 것보다는 관계형 DBMS의 특징을 이용하여 행(row) 기반(이하, 수직 테이블)으로 저장하게 되면 많은 데이터를 효율적으로 저장할 수 있다. 이때, 저장 테이블의 스키마 구조가 변경되므로, 수평 테이블에 대한 질의도 저장된 수직 테이블에 적용 가능하도록 변화시켜야 한다. 또한, 사용자에게 빠른 질의 응답을 제공하기 위해 질의 최적화를 고려하여 실행전락을 세워야 한다. 따라서 본 연구에서는 경험(heuristic)을 근거로 각 연산(프로젝션, 실렉션, 조인 연산)을 위한 질의 트리를 생성하여 질의 최적화에 대한 여러 질의 경로를 고려하고, 다양한 실험을 통해 질의 최적화에 대한 접근 경로들을 분석한다. 이로써, 본 연구의 질의 경로 분석을 기반으로 최적화 실행 계획을 기대해 본다.
본 논문에서는 GF(2m)상의 표준기저를 사용한 새로운 형태의 승산 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘에서 승산의 전개를 데이터 선택방식으로 취하여 연산과정을 단순화하였다. 승산연산의 결과 발생하는 m차 이상의 차수를 갖는 항에 대하여 기약다항식을 적용하여 m-1차 이하의 표준기저들로 나타나게 하였다. 제안된 알고리즘의 회로구현을 위해 멀티플렉서를 사용하여 회로를 구성하였고, GF(24)에 대한 설계의 예를 보였다. 새로운 승산회로는 그 구성이 규칙성을 가지며 m의 증가에 대한 확장이 용이하다. 또한, 타 논문과의 비교결과 사용소자의 수가 비교적 적다. 따라서, VLSI의 실현과 타 연산회로에의 적용에 적합하다 할 수 있다.
본 논문에서는 3차, 5차 아이소제니만 이용해 SIDH를 구현할 경우 몽고메리, 에드워드, 허프 곡선 중 어느 곡선에서 더 효율적인지 분석한다. 본 논문에서는 각 타원곡선의 형태에 대해 SIDH 암호를 구성하는 단위연산에 대한 연산량을 비교한 뒤, 홀수 차수만 활용해 SIDH를 구현하기 위해 소수와 파라미터를 설정하는 방법에 관해 설명한다. 본 논문의 결과 몽고메리와 허프 곡선에서 연산량은 유사하며, 에드워드 곡선보다 0.8% 효율적임을 알 수 있다. SIDH 기반 암호에 대한 다양한 파라미터 사용 가능성으로 인해 5차 아이소제니 구현은 필수적이므로, 본 논문은 이러한 SIDH 기반 암호에 대해 어느 타원곡선을 선택해야 하는지에 대해 가이드라인을 제공할 수 있다.
유비쿼터스 환경에서 센서 데이터는 빠르고 연속적인 데이터 스트림 형태로 전송된다. 이러한 개별적인 데이터 스트림 정보를 연관되어 처리하기 위해 조인 연산이 필요하다. LWO, SWF 와 같은 기존 기법들은 Nested Loop Join 을 이용해 데이터 스트림 환경에서 조인 알고리즘을 제시하였다. 하지만 Nested Loop Join 을 사용하기 때문에 슬라이딩 윈도우의 크기에 따라 처리 속도가 영향을 많이 받고 XJoin 은 디스크 I/O 추가 비용이 필요하다. 제안 기법은 환형 큐 버퍼 기반의 해시 색인을 이용한 조인 기법은 환형 큐를 이용하여 데이터의 삽입, 삭제를 관리하고 해시 색인을 이용해 조인 연산을 처리 하여 제안 기법은 기존의 기법 보다 조인 연산을 보다 효율적으로 처리 할 수 있다.
본 논문에서는 Typed Object Bus(TOB) 플랫폼이라는 새로운 개념의 분산플랫폼을 제안한다. 기존의 분산플랫폼들은 분산 객체간 인터페이스 관계에 초점을 맞추어 단일의 통신 메커니즘을 이용하여 비제한적인 통신을 제공하였으나 TOB 플랫폼은 상호작용 관계에 중점을 두고 응용의 특성에 따라 다양한 통신 메커니즘을 사용하여 플랫폼 제어 통신을 제공한다. TOB는 연산동작특성과 TOB를 통해 전달 가능한 데이터 타입. 그리고 객체통신에 제약을 가하는 다수의 속성들에 의해 표현된다. 응용객체는 TOB 플랫폼이 제어하는 Typed Object Bus들을 통해서만 다른 객체와 통신이 가능하다. TOB 프랫폼은 TOB Type Definition Language(TDL)을 이용하여 여러 가지 형태의 상호작용을 규정함으로써 유연하고 다양하게 연산 및 스트림 특성을 갖는 통신을 제공할 수 있다.
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.
구조 시스템 식별은 역문제로서 이상화된 유한요소 모델을 실험치와 일치시키기 위해 유한요소모델을 보정하는 형태로 주로 이루어진다. 이를 위해 비선형 섭동법이 사용되고 있으며 이 방법을 실제 문제에 사용하기 위해서 시스템 축소법에 대한 연구가 진행 되고 있다. 하지만 기존의 방법에서는 유한요소모델의 모든 요소가 실험치와 다르다고 가정하여서 전체 요소 수만큼의 설계 변수를 두어서 역해석을 수행한다. 이런 기존의 방법에서는 시스템이 커짐에 따라 연산 시간이 기하급수적으로 증가하게 되어 어려움이 있다. 설계 변수의 증가는 해공간(solution space)의 확장을 의미하며 이는 해의 정확성에 큰 영향을 끼친다. 본 연구에서는 모델을 적은 수의 설계영역으로 나누어서 반복연산 단계마다 해의 경향성을 이용해서 설계 영역을 전략적으로 변경하는 적응성 설계영역기법을 제안한다. 수치예제를 통해 본 연구에서 제안하는 기법의 정확도와 효용성을 고찰한다.
MPEG-4 Parametric Coding 중 저 비트율로 음성신호를 부호화하는 HVXC(Harmonic Vector excitation Ending)의 복호화 모듈인 LSP 합성필터와 무성음 합성부, 유성음 합성부를 VHDL을 이용하여 구현하였다. MPEG-4 HVXC의 복호화 과정은 코드북을 이용하여 LSP 계수, VXC signal, 그리고 Spectral Envelop이 복호화 되어 각각 LSP 역필터, 무성음과 유성음 합성단을 통과하여 LPC계수와 유,무성음 여기신호로 변환된 후 LPC 합성필터링 과정을 거쳐 최종적으로 음성신호를 출력시킨다. LSP inverse filter에서 사용되는 cosine함수값을 위하여 Table based Approximation을 이용하여 적은 양의 Table 값을 사용하여 정확하고 고속의 cosine 연산을 수행하였다. VXC 복호화 과정에서는 신호의 중복성을 제거하는 Hidden Address in LSH 방법을 사용하여 코드북의 크기를 줄였다. 유성음 합성단에서는 IFFT 모듈을 이용하여 연산속도를 증가 시켰다. 최종적으로 위와 같이 구현된 시스템을 Simulation을 통해 Software 검증을 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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