분할 정복법을 이용한 Haskell GC 조정 시간 개선

안형준,김화목,류샤오,김연어,변석우,우균,An, Hyungjun,Kim, Hwamok,Liu, Xiao,Kim, Yeoneo,Byun, Sugwoo,Woo, Gyun 한국정보처리학회 2017 정보처리학회논문지. 컴퓨터 및 통신시스템 Vol.6 No.9

발열 때문에 더이상 회로 집적도를 높일 수 없기 때문에 단일 코어 프로세서의 성능 향상은 한계에 달했다. 그래서 코어를 여러 개 사용하는 멀티 코어, 매니 코어 형태의 프로세서가 등장했으며 병렬 프로그래밍이 중요해졌다. 이러한 상황에서 병렬 프로그래밍에 여러 장점이 있는 순수 함수형 언어 Haskell이 주목받고 있다. Haskell은 식 계산 방식에서 이미 병렬성이 내재되어 있으며 병렬 구조를 지원하는 모나드 도구를 제공한다. 그런데 Haskell 병렬 프로그램의 성능은 메모리 재사용 시스템을 포함한 실행시간 시스템에 큰 영향을 받는다. 이미 Haskell이 제공하는 메모리 프로파일링 도구로 GC-tune이 있지만, GC-tune은 가능한 모든 GC 옵션에 대해 프로그램 실행 시간을 반복 측정하기 때문에 GC 조정 시간이 너무 오래 걸린다. 그래서 본 연구에서는 기본적인 분할 정복법을 이용해서 GC-tune의 탐색 영역을 매 단계마다 4분의 1로 줄이는 방법을 제안한다. 제안하는 방법을 두 가지 병렬 프로그램(극대 독립 집합 프로그램과 K-평균 프로그램)에 적용한 결과, 평균 98%의 정확도로 실행 시간을 평균 7.78배 단축시켰다. The performance improvement of a single core processor has reached its limit since the circuit density cannot be increased any longer due to overheating. Therefore, the multicore and manycore architectures have emerged as viable approaches and parallel programming becomes more important. Haskell, a purely functional language, is getting popular in this situation since it naturally supports parallel programming owing to its beneficial features including the implicit parallelism in evaluating expressions and the monadic tools supporting parallel constructs. However, the performance of Haskell parallel programs is strongly influenced by the performance of the run-time system including the garbage collector. Though a memory profiling tool namely GC-tune has been suggested, we need a more systematic way to use this tool. Since GC-tune finds the optimal memory size by executing the target program with all the different possible GC options, the GC-tuning time takes too long. This paper suggests a basic divide-and-conquer method to reduce the number of GC-tune executions by reducing the search area by one-quarter for every searching step. Applying this method to two parallel programs, a maximally independent set and a K-means programs, the memory tuning time is reduced by 7.78 times with accuracy 98% on average.

Yesod를 이용한 Haskell 웹 애플리케이션 개발 방법에 대한 실험

안형준(Hyungjun An),류샤오(Xiao Liu),변석우(Sugwoo Byun),우균(Gyun Woo) 한국정보과학회 2016 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.2016 No.6

사무용건물에 적용된 지열냉난방시스템의 장기운전 평가

안형준(Hyungjun An),이동철(DongCheul Lee) 한국신재생에너지학회 2017 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.9

메타표면 덮개를 갖는 큐브위성 탑재용 S-Band 원형 편파 안테나 설계

안형준(Hyungjun An),김창성(Changseong Kim),박용배(Yong Bae Park) 한국통신학회 2019 韓國通信學會論文誌 Vol.44 No.8

봄밭: 한글 프로그래밍 언어 `새싹`을 지원하는 클라우드 IDE

안형준(Hyungjun An),송지원(Jiwon Song),류샤오(Xiao Liu),우균(Gyun Woo) 한국콘텐츠학회 2016 한국콘텐츠학회 종합학술대회 논문집 Vol.2016 No.5

분할 정복법을 이용한 Haskell GC 조정 시간 개선

안형준 ( Hyungjun An ),변석우 ( Sugwoo Byun ),우균 ( Gyun Woo ) 한국정보처리학회 2017 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.24 No.1

단일 코어 프로세스의 성능 향상은 전력 소모, 발열 등의 이유로 한계에 달했다. 이에 대한 대안으로 멀티 코어가 등장했으며 매니 코어 기술에 대한 연구가 활발히 진행 중에 있다. 이렇듯 멀티 코어 환경이 보편화됨에 따라 병렬 프로그래밍의 중요성이 더욱 커졌다. 한편, 순수 함수형 언어 Haskell은 부수효과가 없고 다양한 병렬화 도구를 지원함으로써 다가오는 병렬 프로그래밍 시대에 적합한 언어라 할 수 있다. 이때 Haskell 병렬 프로그램의 성능은 메모리 재사용(Garbage Collection) 시간에 큰 영향을 받는다. 그래서 Haskell 병렬 프로그램의 성능 향상, 분석을 위한 메모리 프로파일링 도구가 필요하다. 이미 Haskell이 제공하는 메모리 프로파일링 도구로 ghc-gc-tune이 있지만 실행 속도 측면에서 개선이 필요하다. 본 연구에서는 분할 정복법을 이용해서 매 단계마다 탐색 영역을 4분의 1로 줄이도록 ghc-gc-tune을 개선했다. 개선된 ghc-gc-tune을 극대 독립 집합 프로그램과 K-means 프로그램에 적용한 결과, 평균 98%의 정확도로 실행 시간을 평균 7.78배 단축했다.

GC-Tune을 이용한 Haskell 병렬 프로그램의 성능 조정

김화목(Hwamok Kim),안형준(Hyungjun An),변석우(Sugwoo Byun),우균(Gyun Woo) 한국정보과학회 2017 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.23 No.8

매니코어 기술에 힘입어 컴퓨터 하드웨어의 성능이 향상되고 있지만 그에 비례한 소프트웨어 성능 증가는 다소 미미한 실정이다. 함수형 언어는 병렬 프로그램의 성능을 향상시키는 대안 중 하나이다. 이러한 언어는 부수효과가 없는 순수한 수식을 통해 내재된 병렬성을 지원하기 때문이다. 함수형 언어인 Haskell은 모나드를 기반으로 하는 다양하고 쉬운 병렬 구조를 제공하기 때문에 병렬 프로그래밍에서 널리 사용된다. 하지만 Haskell로 작성된 병렬 프로그램의 성능 확장성은 코어 수가 증가함에 따라 변동이 큰 경향이 있다. 이는 프로그램 실행에 있어 가비지 컬렉션이 공간과 시간에 모두 영향을 미치는데 Haskell은 이러한 가비지 컬렉션을 사용하는 가상머신 위에서 실행되기 때문이라고 추정된다. 따라서 본 논문에서는 GC-Tune이라는 메모리 튜닝 도구를 사용하여 이 추정이 맞는지 검증하고 Haskell 병렬 프로그램의 성능확장성을 높이는 방법을 모색한다. 병렬 Haskell 표절 검사 프로그램을 대상으로 실험한 결과 성능 확장성이 향상되었다. 특히 메모리 튜닝을 하지 않은 프로그램에 비해 속도 향상의 변동 범위가 39% 감소하였다. Although the performance of computer hardware is increasing due to the development of manycore technologies, software lacking a proportional increase in throughput. Functional languages can be a viable alternative to improve the performance of parallel programs since such languages have an inherent parallelism in evaluating pure expressions without side-effects. Specifically, Haskell is notably popular for parallel programming because it provides easy-to-use parallel constructs based on monads. However, the scalability of parallel programs in Haskell tends to fluctuate as the number of cores increases, and the garbage collector is suspected to be the source of this fluctuations because it affects both the space and the time needed to execute the programs. This paper uses the tuning tool, GC-Tune, to improve the scalability of the performance. Our experiment was conducted with a parallel plagiarism detection program, and the scalability improved. Specifically, the fluctuation range of the speedup was narrowed down by 39% compared to the original execution of the program without any tuning.

Haskell Eval 모나드와 Cloud Haskell 간의 성능 비교

김연어(Yeoneo Kim),안형준(Hyungjun An),변석우(Sugwoo Byun),우균(Gyun Woo) 한국정보과학회 2017 정보과학회논문지 Vol.44 No.8

최근 CPU 시장은 단일 코어의 속도 상승에서 코어의 수를 늘려가는 방향으로 변하고 있다. 이러한 상황에서 매니코어 프로세서의 자원을 최대한 사용할 수 있는 병렬 프로그래밍에 관한 관심이 높아지고 있다. 이 논문에서는 병렬 프로그래밍에 적합한 Haskell을 이용하여 매니코어 환경에 적합한 병렬프로그래밍 모델을 확인하고자 한다. 이를 위해 이 논문에서는 Eval 모나드와 Cloud Haskell을 이용하여 표절 검사 병렬 프로그램과 K-평균 병렬 프로그램을 개발하였다. 그리고 개발된 프로그램을 대상으로 32코어 환경, 120코어 환경에서 성능을 측정하였다. 측정 결과 적은 코어 수에서는 Eval 모나드가 유리한 것으로 나타났다. 하지만 코어 수가 늘어남에 따라 Cloud Haskell이 실행 시간 기준으로 37%, 확장성 기준으로 134% 더 우수한 것으로 나타났다. Competition in the modern CPU market has shifted from speeding up the clock speed of a single core to increasing the number of cores. As such, there is a growing interest in parallel programming to maximize the use of resources of many core processors. In this paper, we propose parallel programming models in Haskell to find an advisable parallel programming model for many-core environments. Specifically, we used Eval monad and Cloud Haskell to develop two versions of parallel programs: plagiarism detection and K-means. Then, we evaluated the performance of the developed programs in 32-core and 120-core environments. The results of our experiment show that the Eval monad is highly efficient in an environment with a small number of cores. On the other hand, the Cloud Haskell runtime shows 37% improvement over Eval monad and the scalability shows a 134% improvement over Eval monad as the number of cores increases.

병렬 프로그래밍 모델에 따른 Haskell 병렬 프로그램의 성능 비교

김연어(Yeoneo Kim ),천준석(Junseok Cheon),안형준(Hyungjun An),변석우(Sugwoo Byun),우균(Gyun Woo) 한국정보과학회 2016 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.2016 No.12

지열에너지의 중장기 정책 포트폴리오를 위한 기술 및 정책적 접근방안 제시

김기열(Kim, Kiyeol),김경희(Kim, Kyung-Hee),안형준(An, Hyungjun),임혜숙(Lim, Hye-Sook) 한국신재생에너지학회 2011 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.11

화석연료의 가격 및 공급의 불안정과 온실가스감축 국제 규제 강화 등에 대한 대안으로 여기는 신 재생에너지는 높은 초기 투자 부담으로 인하여 관련기술의 연구개발과 보급정책 등 전과정에 걸친 정책 지원체계가 필요하다. 본 연구에서는 지열에너지를 이용하는 지열냉난방기술에 중점을 두고 이에 대한 중장기 정책 포트폴리오 작성을 위한 기술 및 정책적 접근방안을 제시하고자한다. 지열에너지의 가장 큰 특징은 기후 등에 영향을 크게 부하가 변하는 태양광, 풍력 등과 달리 일정한 부하를 유지함으로써 안정적인 에너지공급이 가능하다는 것이다. 또, 품질 측면에서도 화석연료를 이용한 기존의 연료보다 쾌적한 환경을 조성하여 고급에너지로 평가받고 있다. 반면, 설비를 갖추기 위한 천공, 히트펌프 설치 등에 큰 비용이 든다는 단점을 가지고 있다. 현재 히트펌프 제작기술은 국산화를 완료한 상태로 사실상 기술개발에 의한 큰 폭의 원가절감은 기대하기 힘든 상황이다. 하지만, 유사분야인 시스템 에어컨이 표준화 및 대량생산을 통한 시장 보급 확대로 보급단가가 하락한 것을 고려해 볼 때 이를 통한 가격하락은 어느 정도 기대해 볼 수 있을 것으로 생각된다. 에너지 외적인 측면에서 볼 때도 지열에너지의 공급은 상당한 의미를 갖는다. 건물 냉 난방용 이외에 다양한 용도의 개발을 통해 비닐하우스나 온실 등에 지열에너지를 이용할 경우 정부차원에서 농어촌에 대한 지원이 가능하다. 또, 기존의 에너지원을 조달하는데 어려움이 있는 산간, 도서지방에서는 도시지역보다 투자대비 큰 효과를 볼 수 있어 지역간 에너지 불균형 해도에도 도움이 될 수 있다. 이와같은 지열에너지의 특성에 따라 향후 발전방향을 정리해 보았다. 핵심기술인 지열 히트펌프의 산업구조와 시장 보급 확대를 통한 가격하락을 기대한다. 지역개발 및 고립지역에서 타 신 재생에너지와 함께 독립적인 전력, 냉난방 등의 완전 에너지 공급시스템을 갖출 수 있다. 또한 특수 작물 등의 고급 농수산물 생산등의 용도개발을 통해 지열에너지 공급역량을 성장시킬 수 있을 것이다. 이와 함께 중장기 비젼을 제시하기 위해 추진되어야 할 연구과제로는 시장 보급 확대에 따른 가격경쟁력 도달 가능성에 대한 연구를 통해 산업육성 방안 마련, 타 신 재생에너지기술과 복합 설치에 의한 시너지 효과 및 이에따른 초기 투자비 증가에 대한 대책, 보급 잠재량 조사, 지열시스템의 자금 조달 및 관련 정책 검토 등이 있을 수 있다.