• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제26권9호
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• pp.1083-1095
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• 1999

최근 처리기와 입출력 시스템의 속도 차이가 점점 커짐에 따라 버퍼 캐쉬의 효율적인 관리가 더욱 중요해지고 있다. 버퍼 캐쉬는 블록 교체 정책과 선반입 정책에 의해 관리되며, 각 정책은 버퍼 캐쉬에서 블록의 가치 즉 어떤 블록이 더 가까운 미래에 참조될 것인가를 결정해야 한다. 블록의 가치는 응용들의 블록 참조 패턴의 특성에 기반하며, 블록 참조 패턴의 특성에 대한 정확한 분석은 올바른 결정을 가능하게 하여 버퍼 캐쉬의 효율을 높일 수 있다. 본 논문은 각 응용들의 블록 참조 패턴에 대한 특성을 분석하고 이를 자동으로 발견하는 기법을 제안한다. 제안된 기법은 블록의 속성과 미래 참조 거리간의 관계를 이용해 블록 참조 패턴을 발견한다. 이 기법은 2 단계 파이프라인 방법을 이용하여 온라인으로 참조 패턴을 발견할 수 있으며, 참조 패턴의 변화가 발생하면 이를 인식할 수 있다. 본 논문에서는 8개의 실제 응용 트레이스를 이용해 블록 참조 패턴의 발견을 실험하였으며, 제안된 기법이 각 응용의 블록 참조 패턴을 정확히 발견함을 확인하였다. 그리고 발견된 참조 패턴 정보를 블록 교체 정책에 적용해 보았으며, 실험 결과 기존의 대표적인 블록 교체 정책인 LRU에 비해 최대 57%까지 디스크 입출력 횟수를 줄일 수 있었다.Abstract As the speed gap between processors and disks continues to increase, the role of the buffer cache located in main memory is becoming increasingly important. The buffer cache is managed by block replacement policies and prefetching policies and each policy should decide the value of block, that is which block will be accessed in the near future. The value of block is based on the characteristics of block reference patterns of applications, hence accurate characterization of block reference patterns may improve the performance of the buffer cache. In this paper, we study the characteristics of block reference behavior of applications and propose a scheme that automatically detects the block reference patterns. The detection is made by associating block attributes of a block with the forward distance of the block. With the periodic detection using a two-stage pipeline technique, the scheme can make on-line detection of block reference patterns and monitor the changes of block reference patterns. We measured the detection capability of the proposed scheme using 8 real workload traces and found that the scheme accurately detects the block reference patterns of applications. Also, we apply the detected block reference patterns into the block replacement policy and show that replacement policies appropriate for the detected block reference patterns decreases the number of DISK I/Os by up to 57%, compared with the traditional LRU policy.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제11권1호
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• pp.15-25
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• 2005

내장형 시스템에서 응용 프로그램을 구동시킬 때는 일련의 태스크들의 집합을 수행하여야 한다. 이러한 태스크들은 특정 하드웨어로 구현 될 수도 있고, 특정 프로세서에서 구동되는 소프트웨어로 구현될 수도 있다. 내장형 시스템에서 응용 프로그램을 구동시키기 위하여 하드웨어/소프트웨어의 자원 선택 및 작업 분할이 필요하게 되고 이때 하드웨어 및 소프트웨어의 성능 예측이 이용된다. 하드웨어 성능 예측과 달리 소프트웨어 성능 예측은 구동 환경과 밀접한 관계가 있으며, 하드웨어 소프트웨어 통합 설계를 위하여 최적 및 최악의 수행 시간 경계를 예측하는 것은 중요한 문제이다. 수행 시간 경계의 엄격한 예측은 저 비용의 프로세서를 사용할 수 있게 하며, 시스템 비용을 낮추는데 도움을 준다. 본 논문에서는 ARM용 내장형 시스템을 고려하여, loop문의 반복 횟수 경계 값과 프로그램의 추가적인 경로 호출 정보를 이용하여, 수행 시간의 경계를 최대한 실제 값에 접근하도록 예측하는 도구를 개발하였다. 개발된 도구는 현재 i960과 m68k 아키텍처를 지원하는 "Cinderella"라는 시간 분석 도구를 기본 도구로 활용하고 있다. ARM 프로세서를 지원하기 위하여 제어흐름과 디버깅 정보를 추출할 수 있는 ARM ELF 목적 파일 모듈을 추가하고, ARM 명령어 집합을 처리할 수 있는 모듈을 기존 도구에 추가하였다. 여러 가지 벤치마크 프로그램을 대상으로 실시한 실험 결과, 임의의 입력 데이타를 이용하고 수행 횟수를 고려한 ARMulator의 수행 시간이 구현된 도구에서의 정적인 수행 시간 예측 경계 값으로 들어오는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제28권5호
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• pp.213-217
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• 2001

CPU, 네트웍 대역폭, 디스크 속도등 컴퓨터와 통신 기반을 이루는 기반기술의 급진적인 발달에 따라, 컴퓨터 또는 단말기로 멀티미디어 데이터 서비스를 받는 것이 이제는 우리 생활의 일부분이 되었다. 이러한 급속한 서비스 저변의 확대에도 불구하고 아직도 고화질 멀티미디어 서비스를 제공하는 데 있어서 많은 기술적인 문제가 존재하는 것이 현실이라고 할 수 있겠다. 그 중의 하나로 멀티미디어 정보를 디스크로부터 읽어들여 실시간 상영하는 경우, 과도한 주기억 장치 버퍼의 요구가 문제점으로 등장한다. 주기억 장치 버퍼가 필요한 이유는 디스크는 자료를 비동기적으로 읽는데 반해 멀티미디어 데이터(프레임)를 상영하는 방법은 동기적으로 행해지므로 두 가지 특성이 다른 작업간에 비동기성을 해결하기 위함이다. 사용자에게 스트리밍 데이터를 전송하는 방법에는 두 가지 (디스크에서 읽어들이는 방법 : 디스크 모드와 기존에 메모리에 탑재된 데이터를 재 전송하는 방법 : 메모리 모드)가 있는데, 각 방법에 따라 필요로 하는 주기억 장치 버퍼의 양이 다르다. 본 연구에서는 각 방법에 따른 주기억 장치 요구량을 계산하는 모델을 개발하고, 전체 버퍼양을 최소화하도록 자료 전송방법을 가변적으로 변환시키는 기법을 소개한다. 본 기법의 가장 큰 장점은 각 비디오 세션의 데이터 전송하는 방법이 서버의 상태에 따라서 가변적으로 변환된다는 사실이다. 본 기법은 대용량 비디오 서버에서 다수의 멀티미디어 세션을 상영하는 데 필요한 버퍼 양을 효과적으로 감소 시킬수 있으며, 특히 사용자들의 주문이 소수의 화일들에게 집중되어 있는 경우 더욱 효과적으로 작동하고 있다. 제안된 기법의 근간이 되는 이론들의 구체적인 모델링이 제공되었으며, 본 기법이 항상 최적의 해를 구한다는 사실은 증명을 통해 보여진다. 주창되는 기법의 효율성과 성능을 시뮬레이션을 통해서 검증한다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제30권12호
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• pp.708-713
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• 2003

인터넷 서비스에 대한 요청의 기하학적인 증가와 그 요구의 양과 질에 대한 다양성은 이질적인 능력을 지닌 서버들로 구성된 웹 서버 클러스터를 구축하게 되었다. 클러스터 환경에서 가장 결정적인 역할을 하는 요청 대 서버의 맵핑 기법이 최근 활발히 논의되고 있다. 기존의 맵핑 방식은 요청의 수를 기반으로 서버들이 동일한 양의 부하를 할당받는 것을 목적으로 한다. 하지만, 최근의 다양한 서비스의 증가로 인해 단순한 부하의 균등화만으로 적절한 지연 시간을 기대할 수 없게 되었다. 이에 요구되는 내용을 기반으로 맵핑을 수행하여 응답 시간을 단축하고 전체 서버들의 캐시 적중률도 높이는, 내용-기반 맵핑(content-based mapping)이 최근의 인터넷 환경에서 매우 긍정적으로 평가받고 있다. 이에 본 논문에서는 내용-기반 맵핑 방식을 이질적 환경에 적합하도록 개선시킨 우선 순위 최상 임의 가중치 맵핑(Prioritized Highest Random Weight Mapping, PHRW Mapping)을 제안하였다. 요구되는 내용을 기반으로 맵핑하며, 이질적 서버들에 대해 능력에 따라 우선 순위를 부여하여 높은 성능의 서버가 많은 요청들을 처리하는 방식이다. 이를 통해 이질적인 서버들로 구성된 클러스터에서 매우 효과적으로 적용하며, 특히 지연 시간에 제한을 갖고 있는 실시간 데이타 서비스의 지연 시간을 효과적으로 감소시킨다. 알고리즘과 시뮬레이션을 통하여, 제안된 기법을 사용하는 경우 짧은 지연 시간을 보장하여 전체 시스템의 성능이 향상됨을 증명하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.6604-6610
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• 2015

본 논문에서는 Wireless Access in Vehicular Environments (WAVE)통신을 철도통신에 적용하였을 때 사용할 수 있는 효과적인 패킷 전송 방법을 제안하였다. WAVE통신은 무선랜에 기초한 통신으로 이동체 통신에 적합하도록 개발된 통신방법으로 Intelligent Transport System (ITS)에 응용하도록 많은 연구가 이루어져 왔다. 철도도 주요 교통수단의 하나로 WAVE를 이용하면 현재 무선랜 시스템을 이용한 Communication Based Train Control (CBTC)를 포함한 많은 서비스들의 성능을 개선하고 여러 시스템으로 분산되어 있는 서비스들을 WAVE로 통합할 수 있다. 하지만, WAVE를 철도에 사용하기 위해서는 해결되어야 하는 문제점이 존재한다. 가장 단순한 구조인 Single-PHY WAVE는 제어채널(Control Channel, CCH)와 서비스 채널(Service Channel, SCH)을 50ms씩 번갈아가며 통신을 수행한다. 철도 통신은 주로 지연에 민감한 패킷들이 많이 존재하는데 이러한 동작에서는 성능 열화가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 현재 WAVE통신 방법을 상세히 분석한 후 문제점을 도출하고 이러한 문제점을 철도 WAVE 환경에서 해결할 수 있는 새로운 패킷 전송 방법을 제안한다. WAVE 전송 성능을 수학적 모델링을 하여 철도 통신의 요구사항을 만족하는지 여부를 확인하였다.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제27권8호
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• pp.719-729
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• 2000

선인출은 프로세서에 의해 사용될 데이타를 예측하여 미리 프로세서 근처에가져오므로써 메모리 지연 시간을 줄이는 기법이다. 선인출의 효율성은 미래에 사용될 데이타를 얼마나 정확하게 예측하는가(선인출 예측 정확도)에 따라 결정된다. 기존의 명령어 선인출에 관한 연구들은 특정 선인출 기법의 제안 및 성능 평가에 그치고 있어서 명령어 선인출의 특성이 체계적으로 분석 정리되지 못하고 있다. 이에 본 논문에서는 명령어 선인출의 예측 정확도에 대해서 이론적으로 분석하여 이의 한계를 알아보고자 한다. 그 방안으로 명령어 선인출 상한 모델이라는 이론적인 선인출 모델을 제안하고 이 모델을 기반으로 명령어 선인출에 대해 체계화된 분석을 한다. 특히 이러한 연구 결과로써 궁극적으로 시스템 성능을 효 과적으로 향상시킬 수 있는 효율적인 명령어 선인출을 가능하게 하는 데 그 목적이 있으므로 주로 명령어 선인출 효율성 측면에서 분석을 시도하였다. 이러한 선인출 모델을 이용하여 본 논문에서는 SPEC 벤치 마크 프로그램들의 명령어 선인출 예측 정확도의 한계를 이론적으로 분석하였다. 그 결과로 캐쉬가 없는 경우에는 선인출 정확도가 매우 높게 나타남을 보였다. 반면에 캐쉬가 있을 경우에는 캐쉬 크기가 커짐에 따라 선인출의 정확도가 급격히 떨어짐을 관찰하였다. 예를 들어 spice의 경우 플록크기가 16바이트이고 직접사상 캐쉬에서 캐쉬 크기가 2K 바이트와 16K 바이트일 때 이론적으로 가능한 최대 선인출 정확도가 각각 53%，39%로 크게 떨어지는 것을 관찰하였다. 캐쉬의 크기가 커질수록 선인출로 메모리 지연 시간을 줄일 수 있는 명령어 참조의 많은 부분을 캐쉬가 처리하게 되고 또한 캐쉬에서 접근 실패된 명령어 참조는 그 참조 행태가 불규칙하여 예측이 어렵기 때문에 일정 크기 이상의 명령어 캐쉬를 사용하는 경우 명령어 선인출을 사용하는 것은 전체 시스템 성능의 향상에 큰 도움이 되지 않음을 이론적으로 규명하였다.

• 정보처리학회논문지C
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• 제11C권3호
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• pp.319-326
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• 2004

많은 공격과 네트워크 데이터 처리량이 증가하는 오늘날의 네트워크 수요를 NIDS가 유지시키기 위해 하드웨어 및 소프트웨어 시스템 구조에서 급진적 새로운 접근이 필요하다. 본 논문에서는 패킷 필터링과 트래픽 측정 뿐아니라 고의행위를 검출하는 패킷 페이로드 검열을 지원하는 네트워크 프로세서 기반의 인라인 모드 NIS를 제안하고, 특히 2한계 경색구조를 사용하여 심층 패킷 정열기능으로부터 펄터링과 측정기능을 분리한다 그래서 심층 패킷 검열기능의 복잡하고 시간소비 곽이 인라인 모드 시스템의 기본 기능을 멈추게 하거나 방해하지 않게 했다. 프로토타입 NP 기반의 NIDS는 PC 플랫폼에서 구현하였으므로 실험결과는 제안한 구조가 첫 단계에서 두개의 기가비트 포트의 전체 트래픽을 측정과 필터가 신뢰할 수 있음을 보였다. 일반목적 프로세스 기만의 검열 성능과 비교 가능한 두 번째 단계에서 실시간으로 320Mbps까지 패킷 페이로드를 주사할 수 있었다. 그러나 시뮬레이션에서 100bps APP 해법을 선택할 때 선로상 속도가 2Gbps까지 가능한 심층 패킷 검색 결과를 얻었다.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제2권7호
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• pp.283-292
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• 2013

기존 서버 클러스터에서는 고성능을 보장하기 위해, 실시간 요청 수량에 관계없이 모든 서버를 항상 On 한다. 그 방법에서는 QoS를 보장하지만 일부 서버들이 Idle할 때 서버 전력을 낭비하게 된다. 서버들이 소모하는 에너지를 절약하기 위해, 서버가 필요하지 않을 경우 해당 서버의 전력을 Off 하게 하는 서버 전력 제어 방법이 제안되었다. 서버 전력 제어 방법은 서버의 Power가 실제로 어느 시점에 Off 되느냐에 따라 정적인 방법과 동적인 방법이 있다. 정적인 방법에서는 특정 서버가 Off 하기로 결정된 다음 일정 시간 지연 후 그 서버가 Off 된다. 동적인 방법에서는 그 서버에서 수행중인 모든 서비스가 종료된 다음에 해당 서버가 Off 된다. 이는 가변 시간 지연 후 서버가 Off 되는 방법에 해당된다. 정적 종료방식은 단점이 있다. 반복 실험을 통해 수작업으로 최적의 시간 지연을 알아내기 위해서는 많은 시간이 소요된다. 본 논문에서는 정적 종료 방식의 단점을 극복하는 동적 종료 방식을 제안한다. 제안된 방식은 최적의 지연 시간으로 자동적으로 접근하므로 좋은 전력 절약을 하면서 QoS를 보장하는 것을 가능하게 해준다. 30대의 PC 클러스터를 이용하여 실험이 수행되었다. 실험결과는 제안하는 동적 종료 방법이 기존의 정적 종료 방법과 비교할 때 에너지 절감측면에서는 비슷하지만 QoS 측면에서 우수함을 보여준다.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제2권1호
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• pp.15-26
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• 2013

IP기반 무선 센서 네트워크(IP-WSN)는 의료, 주택 자동화, 환경 모니터링, 산업용 제어, 차량 텔레매틱스 및 농업 모니터링 등 광범위하게 적용되고 있다. 이러한 적용은 에너지 효율과 함께 센서의 이동성이 중요한 문제로 다루어진다. 에너지 비효율로 인해 네트워크 기반의 이동성관리 프로토콜은 IP-WSN에서 지원될 수 있다. 본 논문에서는 IP-WSN 프로토콜을 지원하는 멀티캐스팅 기반의 빠른 이동성관리 기법(mSFP)을 제안한다. 네트워크 구조와 시그널링 비용, 이동성 비용 등을 고려한 성능분석을 수행하였고[8,20], 분석 결과 PMIPv6와 SPMIPv6에 비하여 mSFP의 시그널링 비용, 전체 시그널링 비용, 이동성 비용이 모두 감소되었다. IP-WSN 노드의 수 측면에서 mSFP의 시그널링 비용은 7%, 전체 시그널링 비용은 3% 더 감소되었다. 홉의 수 측면에서 mSFP의 시그널링 비용은 6.9%, 전체 시그널링 비용은 2.5% 더 감소되었다. IP-WSN 노드의 수 측면에서 이동성 비용은 1.6%, 홉의 수 측면에서 이동성 비용은 1.5% 더 감소되었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제37C권11호
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• pp.1094-1103
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• 2012

최근 국방 소프트웨어 산업은 다양한 무기체계 사업을 통해 모델링 및 시뮬레이션 기술을 적용한 시뮬레이션 시스템 개발을 늘리고 있으며, 특히 이기종 시뮬레이터 간 이식성 및 상호 연동성 확보를 위해서 분산 시뮬레이션 표준 프레임워크인 HLA(High Level Architecture)의 적용을 규정하고 있다. HLA는 분산 환경에서 시뮬레이터간 데이터 교환 및 순서화를 제공하기 위한 서비스를 정의하며, HLA 규칙, Federate 인터페이스 표준 그리고 객체 모델 템플릿의 주요 컴포넌트로 구성된다. RTI(Run-Time Infrastructure)는 Federate 인터페이스 표준을 구현한 소프트웨어로써 Federation 환경에 참여 중인 Federate들이 정보를 교환할 수 있도록 기능을 제공한다. RTI 기술은 워 게임, 가상 시뮬레이션, 훈련 및 무기체계 소프트웨어 연동과 같은 다양한 분야에서 사용되고 있다. 하지만 국내에서 개발된 사례가 없어 모두 외산 제품에 의존하고 있는 실정이다. 본 논문은 국내에서 개발된 IEEE1516.1-2000 표준의 RTI 구현을 소개한다. 특히, Federate 간 데이터 교환 성능을 높이기 위해서 서버-클라이언트 방식과 단대단 방식을 혼합한 하이브리드 데이터 통신 방식의 적용 방법을 기술하고, 상용 RTI와 데이터 처리율 및 네트워크 지연 시간의 비교를 통해 성능이 개선되었음을 보인다.