메쉬형 컴퓨터를 위한 계층형 동적 부하균등화 기법

이완연(Wan-Yeon Lee),김동승(Dongseung Kim),홍성제(Sung Je Hong),김종(Jong Kim) 한국정보과학회 1997 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.24 No.3

병렬 컴퓨터에서 작업진행 도중에 부하를 분산, 조절하는 동적부하균동화는 중앙통제하에 정확한 부하정보 획득후 재배치하지 않는 한 지역적인 불균형을 피하기 어렵다. 하지만 완전집중화방식은 소규모 시스템이 아닌 경우면 현실적으로 실현하기가 불가능하다. 본 연구에서는 메세지교환형 메쉬구조의 병렬컴퓨터에서 반 집중형으로 계층화된 형태로 동적 부하균등화방식을 고안하고 그에 대한 실험결과를 제시 한다. 이 연구는 먼저 비계층 구조인 메쉬컴퓨터에 노드간 통신거리를 최소화하면서 트리형태의 계층구조를 사상하는 방법을 제시하고, 다음 대형 병렬시스템에 적용할 경우에 대비하여 부하 정보 교환량이 빈번해짐에 따르는 통신량 증가로 인한 부담을 줄이기 위해 부하정보 교환횟수를 줄이는 대신 정확도를 높이도록 다항식 보간법에 의해 필요한 시점의 부하를 예측하는 방법을 채택하였다. 아울러 그에 대한 실험결과를 수록한다. 대표적인 실험대상으로 fractal 생성 (Mandelbrot)과 인위적 작업합성에 의한 부하발생법을 썼고, 이전에 사용한 대표적인 동적 균등화기법과 비교하여 제안된 방법의 유효한 범위와 성능개선을 가져오는 조건을 구하고 부하예측법의 적정조건을 제시하였다. It is very hard to make processors dynamically well balanced in their work load unless there is exact load information among the processors under centralized control and there is associated precise load migration between processors. However, it is almost impossible to make the system centrally controlled unless the size of the system is very small. In this paper we devise a hierarchical dynamic load balancing system based on semi-centralized processor control, and its experimental results are reported. Firstly, an embedding scheme of a tree-like hierarchical architecture to a mesh is devised that minimizes the worst-case interprocessor communication distance. Then, the system employs polynomial extrapolation methods to predict the load state at a certain point where load information is not given specifically. The lack of load information at a certain point is due to the reduced frequency of load information exchange between processors, which IS aimed to minimize the burden to communication links. Experiments are performed for fractal generation programs (Mandelbrot) and synthetic load generation schemes, and they are compared to the previous representative load balancing schemes. We attempt to find the effectiveness and limits of the load balancing method, and to verify conditions for getting satisfactory prediction for achieving good performance.

이산적 DVFS 멀티코어 프로세서 상에서 실시간 병렬 작업을 위한 확률적 저전력 스케쥴링

이완연(Wan Yeon Lee) 한국컴퓨터정보학회 2013 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.18 No.2

본 논문에서는 멀티코어 프로세서에서 단일 실시간 병렬 작업의 데드라인을 만족하면서 전력 소모량의 확률적 기대 값을 최소화하는 스케쥴링 기법을 제안하였다. 제안된 기법에서는 단일 작업을 여러 개의 코어들 상에서 동시에 수행하는 병렬 처리 기법을 적용하였고, 전체 코어들 중에서 일부의 코어들만을 사용하고 나머지 코어들의 전원을 소등하여 전력 소모량을 줄였다. 또한 한정된 개수의 이산적 클락 주파수 값들을 가지는 DVFS 기반 멀티코어 프로세서에 대해서, 확률적 계산량 모델을 가진 실시간 병렬 작업의 데드라인을 만족하면서 전력 소모량의 확률적 기대 값을 최소화함을 수학적으로 증명하였다. 성능평가 실험에서, 제안된 기법이 기존 방법의 전력소모량을 최대 81%까지 감소시킴을 확인하였다. In this paper, we propose a power-efficient scheduling scheme that stochastically minimizes the power consumption of a real-time parallel task while meeting the deadline on multicore processors. The proposed scheme applies the parallel processing that executes a task on multiple cores concurrently, and activates a part of all available cores with unused cores powered off, in order to save power consumption. It is proved that the proposed scheme minimizes the mean power consumption of a real-time parallel task with probabilistic computation amount on DVFS-enabled multicore processors with a finite set of discrete clock frequencies. Evaluation shows that the proposed scheme saves up to 81% power consumption of the previous method.

컴퓨터 시스템 및 이론 : 주파수 공유형 멀티코어 프로세서를 위한 부하균등화에 기반한 실시간 병렬 작업들의 최소 전력 스케줄링

이완연 ( Wan Yeon Lee ) 한국정보처리학회 2015 정보처리학회논문지. 컴퓨터 및 통신시스템 Vol.4 No.6

본 논문에서는 DVFS 기반의 멀티코어 프로세서상에서 실시간 병렬 작업들의 마감시한을 만족하면서 전력 소모량을 최소화시키는 스케줄링 기법을 제안하였다. 제안된 기법에서는 먼저 모든 프로세싱 코어들의 계산부하가 동일해지도록 각 작업에게 할당될 프로세싱 코어들의 실수 개수를 찾는다. 그리고 프로세싱 코어들의 계산부하가 동일하도록 유지하면서 찾은 실수 개수의 프로세싱 코어들을 자연수 개수의 프로세싱 코어들로 변환시켜 각 작업들의 실행에 할당한다. 제안된 방법은 단일 시점에 동일한 속도로 동작하는 주파수 공유형 멀티코어 프로세서의 전력 소모량을 최소화하도록 설계되었다. 성능 평가 실험에서 제안된 기법이 기존 방법의 전력 소모량을 최대 38%까지 감소시킴을 확인하였다. This paper proposes a minimum-power scheduling scheme of real-time parallel tasks while meeting deadlines of the real-time tasks on DVFS-enabled multicore processors. The proposed scheme first finds a floating number of processing cores to each task so that the computation load of all processing cores would be equalized. Next the scheme translates the found floating number of cores into a natural number of cores while maintaining the computation load of all cores unchanged, and allocates the translated natural number of cores to the execution of each task. The scheme is designed to minimize the power consumption of the frequency-sharing multicore processor operating with the same processing speed at an instant time. Evaluation shows that the scheme saves up to 38% power consumption of the previous method.

저가의 소형 PCR 장치를 위한 펌웨어 설계 및 구현

이완연(Wan Yeon Lee),김종대(Jong Dae Kim) 한국컴퓨터정보학회 2013 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.18 No.6

본 논문에서는 저가의 소형 PCR 장치에 적합한 펌웨어를 설계하고 구현하였다. 제안된 펌웨어는 실행코드 크기를 최소화하기 위해서 운영체제의 도움을 받지 않고 하드웨어 인터럽트만을 이용하여 실시간 작업들을 동시에 제어한다. 또한 제안된 펌웨어는 usb 통신을 이용하여 PC로부터 동작 과정을 입력받아 마이크로콘트롤러에 연결된 부속장비들을 구동하고, 구동결과를PC로 전달하여 사용자에게 출력하는 주컴퓨터-국소장치 구조에 적합하도록 설계되었다. 제안된 펌웨어를 microchip사의 PIC18F4550 칩에 실제로 탑재하여 저가의 소형 PCR 장치를 제작하였고, 제작한 PCR 장치가 기존 상용 PCR 장치는 제작 비용과 부피를 대폭 줄이면서도 유사한 DNA 증폭 결과를 보임을 확인하였다. In this paper, we design and implement a firmware for low-cost small PCR devices. To minimize machine code size, the proposed firmware controls real-time tasks simultaneously only with support of the hardware interrupt, but without support of the operating system program. The proposed firmware has the host-local structure in which the firmware receives operation commands from PC and sends operation results to PC through usb communication. We implement a low-cost small PCR device with the proposed firmware loaded on microchip PIC18F4550 chip, and verify that the implemented PCR device significantly reduces cost and volume size of existing commercial PCR devices with a similar performance.

문자 은닉 통신에 기반한 초경량 상호 인증 기법

이완연(Wan Yeon Lee) 한국컴퓨터정보학회 2019 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.24 No.4

Previous mutual authentication schemes operate on the basis of validated cryptographic functions and hash functions, but these functions require a certain amount of memory capacity. However, since ultra-lightweight IoT devices have a very small amount of memory capacity, these functions can not be applied. In this paper, we first propose a text steganography communication scheme suitable for ultra-lightweight IoT devices with limited resources, and then propose a mutual authentication scheme based on the text steganography communication. The proposed scheme performs mutual authentication and integrity verification using very small amount of memory. For evaluation, we implemented the proposed scheme on Arduino boards and confirmed that the proposed scheme performs well the mutual authentication and the integrity verification functions.

무선 LAN과 이동통신망을 연동하는 통합 시스템에서의 과금 방안

이완연(Wan Yeon Lee),박찬영(Chan Young Park) 한국정보과학회 2004 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.31 No.1

이 논문에서는 무선 LAN망과 이동통신망을 연동하는 통합 시스템에 적합한 과금 시스템 구현 방안을 제시한다. 기존의 무선 LAN망과 이동통신망의 과금 정보를 식별하는 방식이 서로 상이하여, 두 망을 연동하는 통합 시스템에서는 두 망의 과금 정보를 통합하여 식별할 수 있는 방법이 필요하다. 따라서, 이 논문에서는 무선 LAN망과 이동통신망의 서비스를 모두 사용하는 연동 시스템에서 통합된 과금 식별자를 사용하여 두 가지 망의 서비스 사용에 대한 과금 정보를 수집하는 방법을 제시한다. 또한 선불제, 후불제, 정액제와 같은 사용자의 과금 방식을 기반으로 과금 정보 수집 주기를 변경하는 방식을 제시하고, 제시된 방법을 통해서 과금 정보의 정확성을 높이고 과금 정보 수집에 필요한 통신 부하가 감소되는 것을 검증한다. In this paper, we investigate a charging mechanism for the system interworking between Wireless Local Area Networks(LANs) and Cellular Networks. Because the charging mechanisms of the two networks are different, a unified charging mechanism is required to correlate the charging informations of the two networks in the system interworking. Therefore, we propose a unified charging mechanism to collect charging information with a combined identifier. Also, we propose a decision method to control the interval of transferring accounting information according to the charging types of users (pre-paid, off-paid, and fixed-rate) and show that the proposed decision method improves the granularity and the communication efficiency of charging informations.

PDS 분산 저장소 기반 의료 개인 정보의 비식별화 처리 기술 및 활용 방안

이완연(Wan Yeon Lee),황병우(Byoung Woo Hwang) 한국정보과학회 2023 정보과학회지 Vol.41 No.8

대형 병렬 컴퓨터에 적합한 혼합형 동적 부하균등화 기법

이완연(Wan Yeon Lee),홍성제(SungJe Hong),김종(Jong Kim),김동승(DongSeung Kim) 한국정보과학회 1995 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2B

본 논문에서는 대형 병렬컴퓨터 상에서 수행되는 응용 프로그램에 대해서 일반적으로 적용될수 있는 효과적인 부하균등화법을 찾는 것이다. 여기서 제시하는 방법은 분산형 부하균등화법과 집중형 부하균등화법을 동시에 사용하는 혼합형 부하균등화법이다. 이 부하균등화법은 가능한 물리적으로 이웃한 프로세서를 통하여 부하균등화법을 시도하고 다음 단계로 반집중형 부하균등화법을 시도하는 방법으로 분산형, 집중형 부하균등화법의 장점을 모두 가지는 특징이 있다. 이 부하균등화법에 대한 실험은 64개의 transputer로 이루어진 실제 병렬 컴퓨터 POPA에서 Mandelbrot Generation 프로그램에 대한 부하균등화법을 통하여 이루어졌다. 성능 비교는 응용프로그램을 수행함에 있어서 하나의 프로세서를 사용하였을 때에 비하여 여러개의 프로세서를 사용하는 병렬 컴퓨터 상에서 부하균등화법을 사용하여을 경우, 속도의 향상의 정도를 비교 수치로 사용하였다. 그리고 이 혼합형 부하균등화법을 기존의 Gradient 방식 및 Receiver-initiated 방식과 비교함으로써 혼합형 부하균등화법의 우수성을 입증하였다.

저부하 멀티코어 프로세서에서 주기적 실시간 작업들의 저전력 스케쥴링

이완연(Wan-Yeon Lee) 한국컴퓨터정보학회 2012 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.17 No.8

본 논문에서는 작업 개수보다 프로세싱 코어 개수가 많은 저부하 멀티코어 프로세서에 적합한 실시간 작업용 저전력 스케쥴링 기법을 제안하였다. 제시된 기법을 시스템상에 존재하는 모든 프로세싱 코어들을 사용하지 않고, 주어진 작업들의 전체 계산량을 고려하여 일부의 프로세싱 코어들만을 사용하고 나머지 사용하지 않는 코어들의 전원을 소등하여 전력소모량을 줄였다. 또한 휴리스틱 기법을 사용하여 주어진 작업들을 프로세싱 코어들에게 빠르게 배치하였다. 마지막을 각각의 프로세싱 코어는 배치된 작업들의 데드라인 모두 만족하면서 전력소모량을 최소화하도록 프로세싱 코어에 적용되는 최적의 클락 주파수를 선택하여 사용하였다. 제시된 스케쥴링 기법과 기존의 프로세싱 코어들을 최대한 많이 사용하는 방법을 비교하는 실험에서, 제시된 기법이 기존 방법의 전력소모량을 최대 78%까지 감소시킴을 확인하였다. In this paper, we propose a power-efficient scheduling scheme for lightly loaded multicore processors which contain more processing cores than running tasks. The proposed scheme activates a portion of available cores and inactivates the other unused cores in order to save power consumption. The tasks are assigned to the activated cores based on a heuristic mechanism for fast task assignment. Each activated core executes its assigned tasks with the optimal clock frequency which minimizes the power consumption of the tasks while meeting their deadlines. Evaluation shows that the proposed scheme saves up to 78% power consumption of the previous method which activates as many processing cores as possible for the execution of the given tasks.

동공 잔류막 (殘留膜) 1례

이완기, 한방연, 이태수 ( Wan Ki Lee, Bang Yeon Han, Tae Soo Lee ) 대한안과학회 1976 대한안과학회지 Vol.17 No.4