• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제31권9호
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• pp.487-494
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• 2004

다중 프로세서 시스템을 구성하기 위하여 점유가 발생하는 버스를 채용한 이래로, 상호연결망의 병목현상을 개선하기 위한 노력은 점대점 연결을 이용한 링 구조까지 발전되어 왔다. 상호연결망의 병목 현상은 다중 프로세서 시스템이 프로세서 수에 따른 선형적 성능 개선을 나타내지 못하게 하는 주요 제한 요소로 작용하였으며, 이러한 병목 현상을 개선하기 위한 상호연결망 구성 방법이 다수 연구되어 왔다. 본 논문은 현재 활발히 채용되고 있는 두 개의 점대점 연결을 이용한 링 구조에서 일정 규칙에 기반한 건너뜀 연결을 갖도록 개선하고 트랜잭션의 전송 경로를 정적 알고리즘으로 구현하여, 이중 링크를 가지는 CC-NUMA 시스템의 부하를 균일하게 분배시킴으로써 시스템의 성능과 확장성을 개선시켰다. 실험 결과에 의하면 단일 링크를 이용한 링 구조의 경우, 프로그램의 부하가 커질수록 프로세서의 추가에 따른 특정 링크의 병목 현상이 발생하였고, 시스템의 성능이 저하되었다. 본 논문에서 제시된 건너뜀 연결 구조의 경우, 동일한 대역폭을 가진 반대 방향 이중 링 구조에 비하여 높은 성능과 균등한 부하 분배에 의한 개선된 확장성을 얻을 수 있었고, 반대 방향 이중 링의 경우에 발견되는 부하 편차를 크게 줄일 수 있었다.

• 정보처리학회논문지A
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• 제11A권3호
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• pp.199-206
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• 2004

다중 프로세서 시스템에서 여러 개의 프로그램이 동시에 수행될 경우의 프로그램 수행 성능은 각 프로세스를 어떠한 물리적 위치의 프로세서에 할당하여 수행하는가에 따라 다르게 나타난다. 일반적으로 시공간적으로 인접한 프로세서에 동일 프로그램의 프로세서를 할당할 경우 프로세스간 통신비용이 절감되므로 가장 효율적인 결과를 얻을 수 있다. 그러나 프로세스를 할당하는 운영체제는 이와 같은 친화성을 고려하기 위하여 부가적인 처리를 필요로 하며, 실제 수행시 각 프로그램은 독립적으로 수행되므로, 여러 프로그램으로부터 발생한 프로세스를 할당하는 방법은 많은 계산을 필요로 한다. 이중 링 구조의 CC-NUMA 시스템의 경우 특히 다수의 공유 메모리 접근에 의한 많은 트랜잭션이 발생하며, 연결망 부하의 불균등에 따른 병목 현상을 나타내므로, 프로세스의 할당 정책에 따라서 큰 성능 차이를 나타내게 된다. 본 논문은 규일한 연결망 부하특성을 나타내며, 프로세스 할당 정책을 필요로 하지 않는 CC-NUMA 시스템을 제시한다. 논문에서 제시하는 구조는 이중 링 구조와 동일한 연결망 비용을 나타내며, 건너뜀 연결을 이용한 균등한 부하 분배를 수행함으로써 프로세스 할당 정책의 유무와 무관한 성능을 보이다. 프로그램 구동 시뮬레이션을 통한 검증 결과 시스템은 이중 링 구조의 CC-NUMA 시스템에 비하여 1.5배의 성능 개선을 나타냈다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제29권2호
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• pp.105-115
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• 2002

NUMa 구조는 원격 메모리에 대한 접근이 불가피한 구조적 특성 때문에 상호 연결망이 시스템 성능을 좌우하는 큰 변수가 된다. 기존에 대중적으로 사용되던 버스는 물리적 확장성 및 대역폭에서 대규모 시스템을 구성하는데 한계를 보인다. 이를 대체하는 고속의 지점간 링크를 사용한 이중 링구조는 버스가 가지는 확장성 및 대역폭의 한계라는 단점을 개선하였으나, 많은 노드가 연결되는 경우에는 응답 지연시간이 증가하는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 스누핑 프로토콜이 적용된 이중 일 구조에서 노드개수 증가에 따른 응답지연시간 증가의 문제점을 보안하기 위해 코달 링 구조로의변화를 제안하고 이 구조에 효과적인 링크 제어기를 설계한다. 또한 확률 구동 시뮬레이터를통해 본 논문을 통해 제시한 코달 링 구조가 시스템의 성능 및 응답시간에 미치는 영향을 알아본다.

• 정보처리학회논문지A
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• 제12A권6호
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• pp.557-562
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• 2005

높은 클럭으로 동작하는 고속의 프로세서를 다수 이용한 다중프로세서 시스템 성능은 프로세서 자체의 성능보다 상호연결망의 트랜잭션 처리 능력 및 지연에 의하여 큰 영향을 받게 된다. 따라서 상호연결망의 성능은 대역폭 및 지연시간 측면으로 시스템 성능에 큰 비중을 차지한다. 단방향 이중 연결을 이용한 CC-NUMA 구조는 이중 연결을 이용한 대역폭 증가효과와 고속 단방향 링크를 이용한 적은 지연시간으로 인하석 고성능 시스템에서 많이 채용되고 있다. 한편, 이중 연결구조로 인하여 시스템의 상호연결망의 최단 경로는 단일하게 형성되지 않으며, 여러 개의 최단 경로가 구성될 수 있다. 그러나 실제 응용프로그램을 수행할 때, 동일한 홉 수를 나타내는 경로일지라 하더라도 각 연결 링크의 부하 및 경쟁에 따른 지연 시간의 차이를 나타내게 되며, 만일 노드간의 트랜잭션 전달 경로가 정적으로 구성되어 있을 경우, 실제 프로그램의 수행에서 균일하지 못한 연결 링크 부하에 따른 지연 시간의 차이가 나타날 수 있음을 의미한다. 이는 곧 고속의 상호연결망 전체의 대역폭을 균일하게 사용하지 못함으로 나타나는 부가적 지연 시간으로 볼 수 있으며, 이로 인한 응용 프로그램의 수행 성능이 저하될 수 있음을 의미한다. 본 논문은 기존 연구된 단방향 이중 연결을 이용한 CC-NUMA 시스템에서, 노드간 트랜잭션 전달 경로가 정 적으로 구성될 경 우 발생될 수 있는 성능 저하를 평가하고, 정적 경로와 동일한 홉 수의 경로를 나타내며 링크 부하에 따라서 동적으로 전달되도록 부하에 따르는 동적 경로 설정 방법을 제시하였다. 논문에서 제시하는 방법은 기존 경로설정 방법에 대하여 동일한 홉 수를 나타내며, 링크 부하에 따라서 동적으로 경로를 설정함으로써 실시간 경로 분배가 자연스럽게 이루어지도록 하였고, 링크 경쟁을 완화함으로써 보다 균일한 링크 사용을 나타냈고, 링크 획득 실패로 인한 지 연시간을 감소시켰다. 프로그램 구동 시뮬레이션을 통한 성능 검증 결과, 논문에서 제시한 동적경로 설정 방법은 기존 정적 경로 설정 방법에 비해 링크점유시간 편차가 $1{\~}10\%$ 낮게 나타났고, 링크의 획득 실패 횟수가 ${\~}3\%$ 감소하였으며, 그 결과 $1{\~}6\%$의 수행 시간 감소를 나타냈다.

• 정보처리학회논문지A
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• 제11A권1호
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• pp.49-56
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• 2004

반도체 미세 공정의 개발과 더불어, 높아진 집적도 및 동작 클럭의 고속화로 단일 프로세서 시스템 성능은 지속적으로 개선되고 있다. 이 결과 기가헬즈 이상의 클럭 속도를 가지는 개인용 컴퓨터가 보편적인 데스크 탑 시스템으로 자리잡게 되었으며, 불과 수년 전의 고가 대형 시스템은 점차 이러한 작은 시스템들을 상호 연결망으로 연결한 형태로 급속히 대체되어가고 있다. 이러한 구조의 클러스터 컴퓨터는 높은 확장성과 고성능을 얻을 수 있으므로, 점차 그 영역을 확대해나가고 있으나, 상호 연결망의 대역폭 및 지연에 따라 성능 제한 요소는 여전히 존재하고 있으며, 이러한 이유로 SCI, Myrinet, Gigabit Ethernet 등 고속의 상호 연결망이 클러스터 시스템의 연결 구조로 사용되고 있다. 프로세서 속도의 개발과 더불어 상호 연결망의 속도 또한 개선되어 왔는데, 상호 연결망은 그 대역폭을 늘리는 것과, 상호 연결망을 이용한 경우의 통신 시간지연의 축소로 볼 수 있다. 대역폭의 확장 및 지연시간의 단축은 상호 연결망의 고속화를 통하여 이루어질 수 있으나, 작은 면적에 집적되어 있는 프로세서와는 달리, 보다 넓은 면적에 펼쳐져 있는 상호 연결망의 동작 속도는, 물리적 거리에 의한 지연으로 인하여 개선의 난이도가 높으며, 따라서 클러스터 시스템의 확장 규모는 상호 연결망의 병목 현상에 의하여 제한된다고 할 수 있다. 이러한 이유로 보다 높은 대역폭의 상호 연결망을 구현하려는 노력은 복수개의 연결 구조를 이용한 형태로 개선되어 왔으며, 고속으로 동작하는 SCI 점 대 점 연결구조론 이용한 다중연결 형태의 시스템이 활발히 연구되어 왔다. 본 논문은 이러한 이중 점 대 점 연결 구조 시스템의 성능 제한 요소인 접근 시간 및 효율을 개선하기 위하여, 두개 중 하나의 점 대 점 연결을 링 형태로, 나머지 하나는 링을 몇 개의 노드의 묶음으로 분할하여 연결하는 구성을 제시하였으며, 방송 및 일 대 일 전송에 적합한, 간단하고 효율적인 경로 설정 방법과 적절한 묶음의 수를 제시하였다. 본 논문에 제시한 구조의 시스템의 성능 측정의 비교 대상으로, 최신 시스템에 채용되어 있는 반대방향 이중 링 구조를 비교 대상으로 하였으며, 반대방향 이중 연결 구조에 비하여 단 논문에 제시한 상호연결망 구성 및 트랜잭션 경로 설정 방법이 상대적으로 우수함을 시뮬레이션을 통하여 검증하였다. 실험 결과, 본 논문에서 제안한 상호연결망 구조 및 트랜잭션 경고 설정 방법을 이용한 경우, 반대방향 이중 링 구조의 시스템 구조에 비하여 단위 트랜잭션의 처리 시간이 1.05∼l.11배 향상되었으며, 시스템의 성능은 1.42∼2.1배 향상되었다.