저주파/고주파와 냉자극을 이용한 의료용 조합 자극기의 설계 및 구현

윤완오,강석엽,정진하,최상방,Yoon, Wan-Oh,Kang, Suk-Youb,Jung, Jin-Ha,Choi, Sang-Bang 대한의용생체공학회 2008 의공학회지 Vol.29 No.1

In this paper, the study was carried out to design and implement the medical compound stimulator based on the preexisting individual medical stimulators with Low frequency, High frequency and cooling stimulation. The proposed equipment is designed to compound all the functions including a cooling stimulation with a range of $0{\sim}20^{\circ}C$ and the verified low and high frequencies of 250Hz, 500Hz, 1KHz and 1MHz respectively from the previous clinical experiment with a consideration of its credibility and efficiency. Also, it was constructed by using a new technique, thermoelectricity semiconductor with a consideration of miniaturization and stability. In accordance with patients' treatment purpose, the hand piece of low frequency/cooling stimulation and High frequency/cooling stimulation were separately designed for convenience. The frequency, accuracy and other factors of implemented medical compound stimulator was satisfied according to its measurement. It was also tested by Korean Testing Laboratory (KTL) for its stability and efficacy and it confirmed that the medical compound stimulator is suitable for use as it fits in with the medical equipment standards.

분산 이기종 컴퓨팅 시스템을 위한 새로운 고성능 리스트 스케줄링 알고리즘

윤완오(Wan-Oh Yoon),윤준철(Jun-Chul Yoon),윤정희(Jung-Hee Yoon),최상방(Sang-Bang Choi) 大韓電子工學會 2010 電子工學會論文誌-CI (Computer and Information) Vol.47 No.1

분산 이기종 컴퓨팅 시스템(Distributed Heterogeneous Computing System, DHCS)에서 방향성 비순환 그래프(Directed Acyclic Graph, DAG)의 효율적인 스케줄링은 시스템의 높은 성능을 만드는데 매우 중요한 역할을 한다. 본 논문은 DHCS에서 고성능의 새로운 스케줄링 알고리즘인 LCFT(Levelized Critical First Task)을 제안한다. LCFT 알고리즘은 DHCS에서 스케줄링을 위해 효율적인 태스크 선택 방법을 이용하는 리스트 스케줄링 기반의 알고리즘이다. LCFT 알고리즘의 복잡도는 O(ν+e)(ρ+log ν)을 갖는다. LCFT의 성능 비교를 위해 다양한 DAG 그래프를 이용하여 기존의 알고리즘인 PETS, HPS, HCPT, GCA와 스케줄링의 길이와 속도를 실험하였으며 실험 결과 LCFT 알고리즘이 다른 알고리즘 보다 성능 향상이 있는것을 확인할 수 있었다. Efficient Directed Acyclic Graph(DAG) scheduling is critical for achieving high performance in Distributed Heterogeneous computing System(DHCS). In this paper, we present a new high-performance scheduling algorithm, called the LCFT(Levelized Critical First Task) algorithm, for DHCS. The LCFT algorithm is a list-based scheduling that uses a new attribute to efficiently select tasks for scheduling in DHCS. The complexity of LCFT is O(ν+e)(ρ+log ν). The performance of the algorithm has been observed by its application to some practical DAGs, and by comparing it with other existing scheduling algorithms such as PETS, HPS, HCPT and GCA in terms of the schedule length and SpeedUp. The comparison studies show that LCFT significantly outperforms PETS, HPS, HCPT and GCA in schedule length, Speed Up.

클러스터 시스템에서 실행시간 예측을 통한 동적 부하 균등화

윤완오(Wan Oh Yoon),정진하(Jia Ha Jung),최상방(Sang Bang Choi) 한국정보과학회 2001 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2Ⅲ

네트워크 기술의 발전으로 저비용으로 고성능을 얻고자 하는 클러스터 시스템에 대한 연구가 많아지고 있다. SPMD(Single Program Multiple Data) 형태의 병렬 프로그램을 사용한 클러스터 시스템의 주된 성능 장애는 부하 불균등 현상이다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 마스터 노드가 정보를 모으는 횟수와 주기를 시뮬레이션을 통해 최적의 값으로 결정하고 그 주기 동안에 각 노드의 태스크 당 평균 수행시간을 계산한다. 통신비용의 오버헤드를 고려한 시스템의 실행시간을 평균 수행시간으로 예측하여 각 노드가 이동할 태스크의 수를 결정하는 동적 부하 균등 알고리즘을 제안한다. 제안한 알고리즘의 클러스터 시스템을 모델링하고 성능분석을 위한 시뮬레이션을 한다.

이질 시스템에서 통신 시간을 고려한 효율적인 복제 기반 태스크 스케줄링

윤완오(Wan-Oh Yoon),백정규(Jueng-Kuy Baek),신광식(Kwang-Sik Shin),정진하(Jin-Ha Cheong),최상방(Sang-Bang Choi) 한국통신학회 2008 韓國通信學會論文誌 Vol.33 No.3C

스케줄링의 목적은 입력 작업(DAG)에 대한 스케줄 결과 길이를 최소화 하는 것이다. 이런 스케줄링 문제는 잘 알려진 '정해진 시간 내에 해결하기 어려운 문제(NP-complete)'이며 최적의 스케줄링 결과 값을 얻기 위해서는 휴리스틱으로 해결해야 한다. 선후 관계의 제약을 갖는 노드들의 스케줄링을 효율적으로 수행하기 위해 부모 노드와 이질 프로세서에 대한 정보를 고려하는 TANH(the Task duplication based scheduling Algorithm for Network of Heterogeneous systems), GDL, BIL, TDS과 같은 많은 알고리즘이 제안되었다. 본 논문은 기존의 TANH 스케줄링에서 나타나는 여러 개의 부모 노드와 이질 프로세서에 대한 다양한 경우를 충분히 고려하지 못한 점을 보안하여 향상된 스케줄링을 수행할 수 있는 DTSC (Duplication based Task Scheduling with Communication Cost in Heterogeneous Systems)알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘의 성능은 기존 TANH, GDL 알고리즘과 비교하였으며, 스케줄링의 성능 향상을 보여 주었다. Optimal scheduling of parallel tasks with some precedence relationship, onto a parallel machine is known to be NP-complete. The complexity of the problem increases when task scheduling is to be done in a heterogeneous environment, where the processors in the network may not be identical and take different amounts of time to execute the same task. This paper introduces a Duplication based Task Scheduling with Communication Cost in Heterogeneous Systems (DTSC), which provides optimal results for applications represented by Directed Acyclic Graphs (DAGs), provided a simple set of conditions on task computation and network communication time could be satisfied. Results from an extensive simulation show significant performance improvement from the proposed techniques over the Task duplication-based scheduling Algorithm for Network of Heterogeneous systems(TANH) and General Dynamic Level(GDL) schedluling algorithm.

SIMD 프로그래머블 셰이더를 위한 멀티포트 레지스터 파일 설계 및 구현

윤완오(Wan-oh Yoon),김경섭(Kyeong-seob Kim),정진하(Jin-ha Cheong),최상방(Sang-bang Choi) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.45 No.9

3D 그래픽 알고리즘은 특성상 방대한 양의 스트림 데이터에 대하여 복잡한 연산을 수행하여야 한다. 이러한 알고리즘을 하드웨어에서 신속하게 수행할 수 있는 버텍스 셰이더와 픽셀 셰이더의 도입으로 그래픽 프로세서는 “소프트웨어 셰이더의 하드웨어화”라는 목표를 어느 정도 달성한 것처럼 보이지만, 여전히 Z-버퍼 기반이라는 특정 알고리즘의 틀에서 벗어나지 못하고 있다. 향후 그래픽 프로세서가 궁극적으로 추구하는 모델은 알고리즘에 독립적인 그리고 버텍스 셰이더와 픽셀 셰이더가 통합된 셰이더로 발전할 것이다. 본 논문에서는 프로그래머블 통합 셰이더 프로세서에서 고성능 3차원 컴퓨터 그래픽 영상을 지원하기 위한 멀티포트 레지스터 파일 모델을 설계하고 구현하였다. 설계한 멀티포트 레지스터 파일을 기능적 레벨에서 시뮬레이션을 하여 그 성능을 검증 하였으며, FPGA Virtex-4(xc4vlx200)에 직접 구현하여 하드웨어 리소스 사용율과 속도를 확인 하였다. Characteristically, 3D graphic algorithms have to perform complex calculations on massive amount of stream data. The vertex and pixel shaders have enabled efficient execution of graphic algorithms by hardware, and these graphic processors may seem to have achieved the aim of “hardwarization of software shaders.” However, the hardware shaders have hitherto been evolving within the limits of Z-buffer based algorithms. We predict that the ultimate model for future graphic processors will be an algorithm-independent integrated shader which combines the functions of both vertex and pixel shaders. We design the register file model that supports 3-dimensional computer graphic on the programmable unified shader processor. we have verified the accurate calculated value using FPGA Virtex-4(xcvlx200) made by Xilinx for operating binary files made by the implementation progress based on synthesis results.

해석적 모델을 이용한 분산된 리오더 버퍼 슈퍼스칼라 프로세서의 성능분석

윤완오(Wan-oh Yoon),신광식(Kwang Sik Shin),김경섭(Kyeong-seob Kim),이윤섭(Yun Sub Lee),최상방(Sang-bang Choi) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.45 No.12

슈퍼스칼라 프로세서에서 리오더 버퍼의 복잡도를 줄이는 여러 가지 방법이 제시 되었다. 그 중에서 리오더 버퍼의 포트를 가장 단순하게 하는 방법은 하나로 되어 있는 리오더 버퍼의 구조를 실행 유닛의 개수만큼 여러 개로 나누어 분산된 리오더 버퍼로 구현하는 것이다. 각각의 분산된 리오더 버퍼는 실행 유닛의 작업 부하에 따라 그 크기를 달리 할 수 있다. 하지만 분산된 리오더 버퍼의 크기에 따라 성능의 변화가 크다. 지금까지의 분산된 리오더 버퍼로 나누는 연구는 적절한 크기를 결정하기 위해 시뮬레이션 결과에 기반 하여 직관적으로 유추하였다. 본 논문은 분산된 리오더 버퍼에 M/M/1 큐잉 이론을 이용한 수학적 모델을 적용하여 최적의 크기를 결정하고 CPU2000 벤치마크 프로그램을 수행하여 성능을 측정하고 평가하였으며 기존 슈퍼스 칼라 프로세서 성능의 99.2%를 보여주는 분산된 리오더 버퍼의 최적 크기를 정할 수 있었다. 기존의 리오더 버퍼와 본 논문에서 제시한 분산된 리오더 버퍼를 HDL로 구현하였을 때 포트에서 82%의 하드웨어 자원과 30%이상의 지연시간을 줄였다. There are several approaches for reducing the ROB(Reorder Buffer) complexity in processors. The one technique that makes the simplest ROB ports relies on a distributed implementation that spreads the centralized ROB structure across the functional units(FUs). Each distributed buffers are decided on the size of them by workload of the functional units. The performance of the processor depends on the size of distributed ROB. However, most of previous works have depended on the simulation results to decide the optimsize of distributed ROB. In this paper, we use an analytical model based on the M/M/1 Queuing theory to determine the optimum size of each distributed ROB. Our schemes are evaluated by using the simulation performed by the CPU2000 benchmarks. We are able to choose the optimum size of distributed ROB showing the 99.2% performance compared with existing superscalar processors. We can save 82% hardware resources in ports and reduce more than 30% of delay when ROB and distributed ROB proposed in this paper are designed by HDL.

분산 이기종 시스템에서 리스트 스케줄링 알고리즘을 위한 새로운 프로세서 할당 정책

윤완오(Wan-Oh Yoon),송인성(In-Seong Song),윤준철(Jun-Chol Yoon),최상방(Sang-Bang Choi) 한국정보과학회 2010 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.37 No.2

분산 이기종 시스템의 성능은 DAG로 주어지는 입력 그래프를 스케줄링 하는 알고리즘의 성능에 좌우된다. 많은 스케줄링 알고리즘 중에 리스트 스케줄링 알고리즘은 낮은 복잡도를 가지면서 우수한 성능을 보이고 있다. 리스트 스케줄링은 태스크 우선순위 결정 단계와 프로세서 할당 단계로 이루어져 있으나 대부분의 연구들은 태스크 우선순위 결정 단계만을 연구하고 있다. 본 논문에서는 기존의 할당 정책과 동일한 복잡도를 가지면서 성능이 향상된 새로운 프로세서 할당 정책인 LIP 정책을 제안한다. 기존의 리스트 스케줄링 알고리즘인 HEFT, HCPT, GCA, PETS의 태스크 우선순위 결정 정책에 본 논문에서 제안한 LIP 정책을 적용하여 실험한 결과 기존의 프로세서 할당 정책인 삽입 정책과 비 삽입 정책보다 성능 향상이 있는 것을 확인할 수 있었다. The performance of Distributed Heterogeneous Computing System depends on the algorithm which schedules input DAG graph. Among various scheduling algorithms, list scheduling algorithm provides superior performance with low complexity. List scheduling consists of task prioritizing phase and processor allocation phase, but most studies only focus on task prioritizing phase. In this paper, we propose LIP policy which has the same complexity with traditional allocation policies but has superior performance. The performance of LIP has been observed by applying them to task prioritizing phase of traditional list scheduling algorithms, HCPT, HEFT, GCA, and PETS. The results show that LIP has better performance than insertion-based policy and non-insertion-based policy, which are traditional processor allocation policies.

분산 이기종 컴퓨팅 시스템에서 효율적인 리스트 스케줄링 알고리즘

윤완오(Wan-Oh Yoon),윤정희(Jung-Hee Yoon),이창호(Chang-Ho Lee),김효기(Hyo-Gi Gim),최상방(Sang-Bang Choi) 대한전자공학회 2009 電子工學會論文誌-CI (Computer and Information) Vol.46 No.3

이기종 컴퓨팅 환경에서 방향성 비순환 그래프(directed acyclic graph DAG)의 효율적인 스케줄링은 시스템의 성능을 높게 만드는데 매우 중요한 역할을 한다. 이기종의 컴퓨팅 환경에서 DAG로 표현되는 프로그램의 최적 스케줄링 방법을 찾는 것은 잘 알려진 '정해진 시간 내에 해결하기 어려운 문제(NP-complete)' 이다. 본 논문은 분산 이기종 컴퓨팅 시스템에서 병렬로 실행 가능한 프로그램을 위한 새로운 리스트 스케줄링 알고리즘인 HRPS(Heterogeneous Rank-Path Scheduling)를 제안하였다. HRPS의 가장 궁극적인 목적은 프로그램의 실행시간을 최소화하는 것이다. 알고리즘의 성능을 위해 DAG 입력 그래프를 이용하여 기존에 제안되어진 CPOP, HCPT, FLB 알고리즘과 스케줄의 길이를 비교한 결과 성능 향상의 결과를 얻을 수 있었다. Efficient DAG scheduling is critical for achieving high performance in heterogeneous computing environments. Finding an optimal solution to the problem of scheduling an application modeled by a directed acyclic graph(DAG) onto a set of heterogeneous machines is known to be an NP-complete problem. In this paper we propose a new list scheduling algorithm, called the Heterogeneous Rank-Path Scheduling(HRPS) algorithm, to exploit all of a program's available parallelism in distributed heterogeneous computing system. The primary goal of HRPS is to minimize the schedule length of applications. The performance of the algorithm has been observed by its application to some practical DAGs, and by comparing it with other existing scheduling algorithm such as CPOP, HCPT and FLB in term of the schedule length. The comparison studies show that HRPS significantly outperform CPOP, HCPT and FLB in schedule length.

옵티컬 그리드 환경에서 DAG 계층화를 통한 스케줄링 알고리즘

윤완오(Wan-Oh Yoon),임현수(Hyun-Soo Lim),송인성(In-Seong Song),김지원(Ji-Won Kim),최상방(Sang-Bang Choi) 대한전자공학회 2010 電子工學會論文誌-CI (Computer and Information) Vol.47 No.4

그리드 시스템에서 리스트 스케줄링 기반의 알고리즘을 사용한 태스크 스케줄링은 프로세서의 완전 연결된 환경에서 낮은 시간 복잡도와 높은 효율성을 보여준다. 하지만 기존 알고리즘은 태스크 간의 통신비용 및 옵티컬 그리드 환경에서 통신이 이루어지는 경로인 lightpath의 구성 과정을 충분히 고려하지 않았다. 본 논문에서는 옵티컬 그리드 환경에 최적화 된 방향성 비순환 그래프(Directed Acyclic Graph, DAG)를 계층화하여 태스크의 할당 우선순위를 결정하는 계층화 선택 알고리즘인 LSOG(Leveling Selection in Optical Grid)을 제안한다. 이 알고리즘은 동일한 계층 내 태스크들의 할당 우선순위를 결정할 때 부모 태스크와 통신비용이 가장 큰 태스크를 먼저 수행한 뒤 각각의 네트워크에서 태스크 간의 통신이 이루어지는 가장 짧은 길이의 경로를 고려한다. 이 과정은 옵티컬 그리드 환경에서 링크 리소스 사용을 최적화하여 스케줄링 과정의 통신비용을 개선시킨다. 기존의 알고리즘 중 ELSA (Extended List Scheduling Algorithm)와 SCP (Scheduled Critical Path) 알고리즘을 LSOG 와 비교한 결과 CCR 값의 증가와 네트워크 환경이 원활함에 따라 전체 스케줄링 성능이 향상되는 것을 확인하였다. In grid system, Task scheduling based on list scheduling models has showed low complexity and high efficiency in fully connected processor set environment. However, earlier schemes did not consider sufficiently the communication cost among tasks and the composition process of lightpath for communication in optical gird environment. In this thesis, we propose LSOG (Leveling Selection in Optical Grid) which sets task priority after forming a hierarchical directed acyclic graph (DAG) that is optimized in optical grid environment. To determine priorities of task assignment in the same level, proposed algorithm executes the task with biggest communication cost between itself and its predecessor. Then, it considers the shortest route for communication between tasks. This process improves communication cost in scheduling process through optimizing link resource usage in optical grid environment. We compared LSOG algorithm with conventional ELSA (Extended List Scheduling Algorithm) and SCP (Scheduled Critical Path) algorithm. We could see the enhancement in overall scheduling performance through increment in CCR value and smoothing network environment.

무선 환경에서 병렬 서버를 위한 멀티미디어 전송 및 동기화 기법

신광식,백석균,윤완오,정진하,최상방,Shin Kwang-sik,Baek Seok-Kyun,Yoon Wan-oh,Cheong Jin-ha,Choi Sang-bang 한국통신학회 2005 韓國通信學會論文誌 Vol.30 No.7B

본 논문은 무선 환경에서 병렬서버를 이용한 멀티미디어 전송 및 동기화 기법을 제안한다. 제안된 방법은 MPEG-4 비디오 스트림을 VOP 타입(I-, P-, B-VOP)에 따라 서로 다른 서버에 저장하여 서비스하는 병렬 서버 시스템을 위하여 개발되었다. 이러한 환경의 멀티미디어 전송에 있어서는 특히 부하 불균형, 정체현상, 지터문제를 해결하여야 한다. 따라서 본 연구는 데이터 분할방법, 우선순위 큐, 멀티미디어 동기화 문제에 초점을 맞춘다. 첫째, VOP 타입에 따라 데이터를 분할하여 개별의 서버에 나누어 저장하는 병렬서버 구조를 개발한다. 둘째, 병렬서버 환경에서의 우선순위 알고리즘을 설계한다. 기지국에서는 이 알고리즘의 우선순위에 따라 스케줄링을 수행한다. 마지막으로, 지터를 보상하기 위한 동기화 알고리즘을 설계한다. 기지국은 각 서버로부터 불규칙하게 들어오는 비디오 스트림을 고안된 동기화 알고리즘에 따라 버퍼에 저장한 후, 이동국으로 일정하게 전송한다. 시뮬레이션 분석 결과 기지국이 흔잡한 상황에서 제안한 병렬 서버 구조에 기반을 둔 멀티미디어 스트림 전송 방식이 기존의 방식보다 이동국의 수신 상태가 $57\%$ 향상됐음을 알 수 있다. This paper presents new multimedia transmission and synchronization scheme for parallel server in wireless environment. The proposed scheme is developed for the parallel sewer that stores MPEG-4 data according to VOP (video object plane) types, i.e., I-, p-, and B-VOP. The goal of our research is to develop the enhanced multimedia transmission scheme that copes with load unbalancing, congestion, and jitter. Thus, we consider three issues; the data striping, the priority queuing, and the multimedia synchronization. First, we develop a parallel server architecture in which each server separately stores video data that is striped by the MPEG-4 VOP types.