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A Workflow Scheduling Technique Using Genetic Algorithm in Spot Instance-Based Cloud
( Daeyong Jung ),( Taeweon Suh ),( Heonchang Yu ),( Joonmin Gil ) 한국인터넷정보학회 2014 KSII Transactions on Internet and Information Syst Vol.8 No.9
Cloud computing is a computing paradigm in which users can rent computing resources from service providers according to their requirements. A spot instance in cloud computing helps a user to obtain resources at a lower cost. However, a crucial weakness of spot instances is that the resources can be unreliable anytime due to the fluctuation of instance prices, resulting in increasing the failure time of users` job. In this paper, we propose a Genetic Algorithm (GA)-based workflow scheduling scheme that can find the optimal task size of each instance in a spot instance-based cloud computing environment without increasing users` budgets. Our scheme reduces total task execution time even if an out-of-bid situation occurs in an instance. The simulation results, based on a before-and-after GA comparison, reveal that our scheme achieves performance improvements in terms of reducing the task execution time on average by 7.06%. Additionally, the cost in our scheme is similar to that when GA is not applied. Therefore, our scheme can achieve better performance than the existing scheme, by optimizing the task size allocated to each available instance throughout the evolutionary process of GA.
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김민철 ( Minchul Kim ),서태원 ( Taeweon Suh ) 한국정보처리학회 2019 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.26 No.1
병원에서는 업무를 효율적으로 수행하기위해 통신장비는 꼭 필요한 장비이다. 하지만 병원 내에서 스마트폰을 비롯한 여러 전자기기의 사용이 제한된 구역이 존재한다. 이는 라디오주파수를 사용하는 디바이스와 전자파를 발산하는 디바이스로 구분되어 함께 통제된다. 이를 위해 본 논문에서는 라디오주파수를 사용하지 않는 가시 광을 이용한 통신방법을 제안하며, 이를 위한 하드웨어를 제시한다. 가시광 통신의 1 kbit/s의 전송속도를 가지는 송신측과 수신측을 디자인했으며 이를 운용하기 위한 보안 인코딩 방식을 제안한다.
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김민철 ( Minchul Kim ),서태원 ( Taeweon Suh ) 한국정보처리학회 2022 정보처리학회논문지. 컴퓨터 및 통신시스템 Vol.11 No.1
가시광 통신은 LED의 빠른 점멸을 통해 데이터를 보내는 통신 방법이며, 조명이 영향을 미치는 범위가 넓어 도청에 취약하다. IEEE 표준 802.15.7에서는 가시광 통신을 위해 OOK(On-Off Keying), VPPM(Variable Pulse Position Modulation), CSK(Color Shift Keying)를 모듈레이션을 정의한 다. 이 논문에서는 VPPM을 사용한 통신에서 보안을 위한 물리계층 암호화를 제안한다. VPPM은 4B6B를 사용하여 메시지를 인코딩하는데 16개의 출력을 6-bit를 사용해 표현한다. 제안하는 인코딩은 4B6B의 생성조건을 위배하지 않으며 복잡도를 높이기 위해 20개의 출력으로 확장한다. 그리고 확장된 4B6B 테이블의 각 출력을 vigenere cipher를 이용하여 암호화한다. 도청자가 암호화된 각 6-bit 데이터를 복호화할 확률은 1/20이다. 따라서 키의 개수가 n일 때 도청자는 메시지를 복호화하기 위해 최대 ∑<sup>n</sup><sub>k=1</sub>20<sup>k</sup> 만큼 전수조사해야 한다. PHY II의 OOK와 PHYIII의 CSK에서도 입력과 출력을 관리하는 테이블을 사용하기 때문에 제안하는 방식을 적용할 수 있다. 본 논문에서는 OOK와 CSK방식에서도 성능 저하 없이 사용할 수 있는 보안 인코딩에 대해 논의한다. Visible light communication (VLC) is a method of transmitting data through LED blinking and is vulnerable to eavesdropping because the illumination affects the wide range of area. IEEE standard 802.15.7 defines On-Off Keying (OOK), Variable Pulse Position Modulation (VPPM), and Color Shift Keying (CSK) as modulation. In this paper, we propose an encryption method in VPPM for secure communication. The VPPM uses an encoding method called 4B6B where 16 different outputs are represented with 6-bit. This paper extends the number of outputs to 20, to add complexity while not violating the 4B6B generation conditions. Then each entry in the extended 4B6B table is scrambled using vigenere cipher. The probability of decrypting each 6-bit data is 1/20. Eavesdropper should perform ∑<sup>n</sup><sub>k=1</sub>20<sup>k</sup> number of different trials to decrypt the message if the number of keys is n. The proposed method can be applied to OOK of PHY II and CSK of PHY III. We further discuss the secure encoding that can be used in OOK and CSK without performance degradation.
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퍼블릭 클라우드 기반 고등학교 프로그래밍 교육 환경의 필요성
이명빈(Myeongbin Lee),서태원(Taeweon Suh) 한국컴퓨터교육학회 2023 한국컴퓨터교육학회 학술발표대회논문집 Vol.27 No.2
현재 중학교의 교육 현장에서 학생들은 블록 기반 프로그래밍 언어로 프로그래밍 관련 단원을 학습한다. 학생들은 블록기반 프로그래밍 언어를 사용하여 다양한 작품들을 만들 수 있다. 또한 학생들은 자신이 만든 작품을 저장하면 언제든지 홈페이지에 접속해 자신의 코드를 볼 수 있고 수정이 가능하며 다른 학생들과 공유할 수 있다. 고등학교에서는 텍스트 기반 프로그래밍 언어를 통해 프로그래밍 학습이 이루어진다. 학생들은 주로 편집기(Editor)를 사용하여 프로그램을 작성하고 컴파일러를 통해 결과를 확인하는 환경에서 교육을 받게 된다. 이러한 고등학교의 수업 환경에서는 블록 기반 프로그래밍 학습 환경에서 가능하던 다양한 프로그램을 만들 수 없고 다른 사람들에게 프로그램을 보여주기 어렵다. 또한 학생들은 수업 시간에 작성한 코드를 다른 공간에서 볼 수 없으며 학생들 간의 코드를 참고하는 것도 자유롭지 않다는 제약을 받게 된다. 본 연구는 고등학교 프로그래밍 교육의 유연한 학습 환경의 마련을 위해 퍼블릭 클라우드 기반 프로그래밍 교육의 필요성을 제시한다. 퍼블릭 클라우드 기반 프로그래밍 교육 환경은 웹 호스팅 경험과 소스코드 형상관리를 활용하는 것을 핵심으로 한다. 중학교 교육과정과 연계하여 고등학생들의 프로그래밍 학습 과정에서 실제 배포 경험을 통해 결과물을 모두에게 보여줄 수 있고 공간적인 제약 없이 학습할 수 있는 환경의 필요성을 조사한다. 이를 통해서 프로그래밍에 대한 학습 동기와 흥미를 이끌고 자기주도적 학습 환경을 위한 퍼블릭 클라우드 기반 프로그래밍 교육 환경의 필요성을 제시하고자 한다.
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중학교 정보 교과서에 제시된 중앙처리장치 내용 문제점 분석 및 개선 방안
이상욱,서태원,Lee, Sangwook,Suh, Taeweon 한국정보처리학회 2013 정보처리학회논문지. 컴퓨터 및 통신시스템 Vol.2 No.4
2007년 개정 교육과정에서 컴퓨터 교육은 컴퓨터 과학의 원리와 개념을 배울 수 있는 내용을 강화하였다. 따라서 정보 교과서는 빠르게 발전하고 있는 컴퓨터 과학의 최신 흐름을 정확하고 일관되게 반영할 필요가 있다. 하지만 현재 중학교 정보 교과서에 제시된 중앙 처리 장치의 구성 요소에 대한 내용은 교과서마다 차이를 보여 정확성과 일관성이 결여되어 있다. 본 연구는 컴퓨터 구조 및 동작의 역사적, 기술적 접근을 통해 교과서 내용의 오류를 파악하고 개선 방안을 제시하였다. 연구 결과, 현재 컴퓨터 시스템의 중앙처리장치는 데이터패스와 제어 장치로 구성되었다고 기술하는 것이 바람직하다. 데이터패스는 명령어의 수행에 따라 데이터의 연산 또는 데이터를 일시적으로 저장하는 기능을 수행하며 메모리, 레지스터, 연산 장치, 가산기 등으로 구성된다. 제어 장치는 명령어의 수행에 따라 데이터패스, 주기억 장치, 입출력 장치 등의 동작유형을 결정한다. 하지만 어려운 전문 용어의 사용이 인지 발달 수준이 낮은 학습자의 학습을 저해할 수 있기 때문에 본 연구에서는 데이터패스와 제어 장치 대신 '연산부'와 '제어부'라는 표현을 사용할 것을 제안한다. The School Curriculum amend in 2007 mandates the contents from which students can learn the principles and concepts of computer science. Computer Science is one of the most rapidly changing subjects, and the Informatics textbook should accurately explain the basic principles and concepts based on the latest technology. However, we found that the middle school textbooks in circulation lack accuracy and consistency in describing CPU. This paper attempted to discover the root-cause of the fallacy and suggest timely and appropriate explanation based on the historical and technical analysis. According to our study, it is appropriate to state that CPU is composed of datapath and control unit. The Datapath performs operations on data and holds data temporarily, and it is composed of the hardware components such as memory, register, ALU and adder. The Control unit decides the operation types of datapath elements, main memory and I/O devices. Nevertheless, considering the technological literacy of middle school students, we suggest the terms, 'arithmetic part' and 'control part' instead of datapath and control unit.
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FPGA를 활용한 합성곱 신경망 모델의 실시간 추론을 위한 Edge AI 하드웨어 연구
권구윤(Guyun Kwon),서태원(Taeweon Suh) 한국컴퓨터교육학회 2022 한국컴퓨터교육학회 학술발표대회논문집 Vol.26 No.1
최근 합성곱 신경망(Convolutional Neural Network, CNN)을 활용한 이미지 분석에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 합성곱 신경망은 인공신경망의 한 종류로, 기존 handwritten 방식의 이미지 분석보다 정확도가 높아 널리 사용되고 있다. 하지만 합성곱 신경망 모델의 추론 과정에는 다수의 MAC(Multiply-Accumulate) 연산이 필요하며, 이를 edge device에서 실시간으로 모두 처리하기는 어렵다. 이 때문에, 현재 상용화된 대부분의 합성곱 신경망 모델 기반의 IoT 서비스는 edge device에서 중앙 서버로 데이터를 전송한 후, 중앙 장치가 합성곱 신경망 모델의 추론을 처리하는 방식을 사용하고 있다. 하지만 이 방식은 네트워크에 부담을 주고, 네트워크 상태에 따라 실시간 처리가 지연될 수 있다는 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 Xilinx Vivado Design Suite을 사용하여 edge device에서 LeNet-5 합성곱 신경망 추론이 가능한 edge AI 하드웨어를 설계하고, Xilinx Zedboard FPGA에 포팅하여 실시간 동작이 가능함을 증명하였다.
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