데이터 병렬 프로그램에서 배리어 대기시간의 분석

정인범(Jung In Bum) 강원대학교 산업기술연구소 2001 産業技術硏究 Vol.21 No.1

Barrier is widely used for synchronization in parallel programs. Since the process arrived earlier than others should wait at the barrier, the total processor utilization decreases. In this paper, to find the sources of the barrier waiting time, parallel programs alee executed on the various grain sizes through execution-driven simulations. In simulation studies, we found that even if approximately equal amounts of work are distributed to each processor, all processes may not arrive at a barrier at the same time. The reasons are that the different numbers of cache misses and instructions within partitioned grains result in the difference in arrival time of processors at the barrier.

공유 버스상에서 프로그램 특성을 사용한 프로세서 할당 정책

정인범(In-Bum Jung),이준원(Joon-Won Lee) 한국정보과학회 1999 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.26 No.9

본 논문에서는 시스템 내의 프로세서들을 효과적으로 사용하기 위한 적응적 프로세서 할당정책을 제안한다. 프로그램의 병렬성을 향상시키기 위하여 일반적으로 병렬 처리에 사용될 프로세서 개수를 증가시킨다. 그러나 증가된 프로세서들은 그레인 크기에 변화를 일으키며 이는 캐쉬 성능에 영향을 미친다. 특히 대역이 제한된 공유 버스를 사용하는 시스템에서는 프로세서 개수의 증가는 공유 버스에 대한 접근 경쟁을 크게 증가하므로 버스에서 대기하는 시간이 프로세서 증가에 의한 계산 능력 이득을 상쇄시키는 주요한 원인이 되고 있다. 본 논문에서 제안한 적응적 프로세서 할당 정책은 프로그램이 수행되는 도중에 임의의 기간동안 공유버스에 대기중인 프로세서 분포에 관한 정보를 얻는다. 그리고 이 정보를 바탕으로 프로세서 개수를 변경하는 방법이다. 모의 시험에서 적응적 프로세서 할당 정책은 프로그램들의 버스 트래픽 특성에 따른 최적의 적합한 프로세서 개수를 발견함을 보인다. 그리고 적응적 프로세서 할당정책은 고정된 프로세서 개수를 사용한 가장 좋은 성능보다는 다소 떨어진 성능을 나타내었으나 시스템의 프로세서 활용성을 높여 효과적 시스템 사용에 기여함을 보인다. In this paper, the adaptive processor allocation policy is suggested to make effective use of processors in system To enhance the parallelism, the number of processors used in the parallel computing may be Increased. However, increasing thc number of processors affects the grain size of the parallel program. Therefore, it affects the cache performance In particular, when the shared bus is employed, since increasing the number of processors can result in a significant amount of contention to achieve the shared-bus, the Increased computing power is offset by the bus waiting time due to these contentions. The adaptive processor allocation policy acquires the information about the distribution of waiting processors on shared bus for any execution period of programs And it changes the number of processors working in parallel processing during thc program's run. Our simulation results show that the adaptive processor allocation policy finds the optimum feasible number of processors based on the bus traffic characteristic of programs Thus, it contributes to effective system utilization, even though it performs slightly less efficiently than using a fixed number of processors with the best performance.

데이타 배열을 사용하는 병렬 프로그램에서 그레인 크기를 이용한 데이타 선인출 기법

정인범(In-Bum Jung),이준원(Joon-Won Lee) 한국정보과학회 2000 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.27 No.1

데이타 선인출 방법은 데이타 참조와 프로세서 계산의 중첩을 이용하여 주메모리 접근 지연시간을 줄여주는 효과적인 방법이다. 그러나 선인출된 데이타가 캐쉬 메모리에 있는 다른 유용한 데이타들을 대체시키거나 또한 선인출된 데이타가 사용되지 않는 무익한 선인출일 경우 프로그램의 성능은 저하된다. 이러한 현상은 향후 사용되는 데이타들에 대한 정확한 예측이 부족하므로 발생된다. 병렬 프로그램이 계산을 위하여 데이타 배열들을 사용할 때 그레인 크기는 향후 사용되는 데이타 지역의 범위를 나타내므로 데이타 선인출을 위한 유용한 정보이다. 이런 정보를 기반으로 본 논문에서는 병렬 프로그램의 그레인 크기를 이용한 새로운 데이타 선인출 방법을 제안한다. 모의시험에서 제안된 선인출 방법은 기존의 선인출 방법들보다 버스 트랜잭션을 감소시킬 뿐만 아니라 유용한 선인출의 증가로 시험된 병렬 프로그램들의 성능을 향상시킨다. The data prefetching scheme is an effective technique to reduce the main memory access latency by exploiting the overlap of processor computations with data accesses. However, if the prefetched data replicate the useful existing data in the cache memory and they are not being used in computations. performances of programs are aggravated. This phenomenon results from the lack of correct predictions for data being used in the future. When parallel programs exploit the data arrays for computations, the grain size is useful information for data prefetching scheme because it implies the range of data using in computations. Based on this information, we suggest a new data prefetching scheme exploited by the grain size of the parallel program. Simulation results show that the suggested prefetching scheme improves the performance of the simulated parallel programs due to the reduction of bus transactions as well as useful prefetching operations.

기관기내시경상 이상병변을 보이는 환자에게 있어 Thinprep검사법과 기존세포검사법의 효율성 및 유용성에 대한 비교

이정호 ( Jung Ho Lee ),양정경 ( Jung Kyung Yang ),정인범 ( In Bum Jung ),이정의 ( Jung Hea Lee ),설혜정 ( Hae Jung Sul ),김윤미 ( Yoon Mi Kim ),김범경 ( Bum Kyeng Kim ),최유진 ( Yue Jin Choi ),나문준 ( Moon Joon Na ),손지웅 ( Ji W 대한결핵 및 호흡기학회 2006 Tuberculosis and Respiratory Diseases Vol.61 No.6

배경: 액상 세포학 검사법(Liquid-based cytology)은 최근들어 각광을 받고있는 검사방법으로 여러 연구, 특히 산부인과적 영역에서 암진단에 높은 효율성을 보여주고 있다. 본 저자들은 기관지내시경상 이상병변을 보이는 환자에서 세척세포진, 솔질세포진, 액상 세포학 검사법인 Thinprep을 시행하여 진단율 및 효용성을 비교하여 보았다. 방법 및 대상: 본원에서 2005년 6월부터 9월까지 호흡기적 증상을 보여 내원한 환자 중 기관지내시경을 시행하여 병변이 발견된 30명의 환자에서 Thinprep과 기존세포검사를 시행하였다. 결과: 이상병변을 보였던 30명의 환자 중 조직검사를 통해 암을 진단받은 환자는 24명이었으며 4명은 결핵, 각각 1명씩은 기관지확장증, 기관지-폐누공을 진단받았다. Thinprep에서 암인 24명의 환자 중 19명이, 기존세포검사에서 기관지솔질검사(brushing)을 통해 얻은 결과가 17명, 세척액(washing)은 12명에서 암세포나 비전형세포가 보였다. 두 방법 모두 암이 아닌 환자에서는 비전형세포는 보이지 않았다. 세척세포진검사는 민감도 50%, 특이도 100%, 양성예측도 100%, 음성예측도 33.3%, 솔질세포진검사는 민감도 70.8%, 특이도 100%, 양성예측도 100%, 음성예측도 46.2%, Thinprep에서는 민감도 79.2%, 특이도 100%, 양성예측도 100%, 음성예측도 54%를 보였다. 결론: 액상 세포학 검사법인 Thinprep은 기존의 검사법보다 민감도, 음성예측도가 큰 검사로 폐암의 진단률을 높이는데 도움을 줄 수 있으며 앞으로 대단위의 연구가 필요할 것으로 생각된다. Background: Liquid-based cytology is currently known as an effective method, and cervical cytology has been shown to be especially effective from of malignancy detection. In our study, the cytological detection rates of the Thinprep (Liquid-based cytology) and conventional cytology (bronchial washing & brushing) for endobronchial lesions were compared. Methods: Between July 2005 and September 2005, the data from 30 patients with respiration symptom, who had shown abnormal lesion on bronchoscopy, were collected. Results: The bronchoscopic biopsy group was consisted of 30 cytodiagnosis specimens, 24 of which were confirmed to be malignant. The others were tuberculosis (4), bronchiectasis and bronchopulmonary fistula (1 each). Of the 24 malignant case, cancer or atypical cells were detected in 19, 17 and 12 of the Thinprep, brushing cytology and washing cytology cases, respectively. None one of the methods detected cancer cells in the non-malignant specimens. Washing cytology has shown sensitivity, specificity, and positive and negative predictive values of 50, 100, 100 and 33.3% respectively. Brushing cytology has shown sensitivity, specificity, and positive and negative predictive values of 70.8, 100, 100 and 46.2%, respectively. Thinprep has shown sensitivity, specificity, and positive and negative predictive values of 79.2, 100, 100 and 54%, respectively. Conclusions: Thinprep (liquid-based cytology) showed better sensitivity and negative predictive values for the evaluation of lung cancer than conventional cytology. However a large-scale study will be needed in the future. (Tuberc Respir Dis 2006; 61: 547-553)

센서네트워크에서의 노드간 무선통신 성능 분석

정인범(In-Bum Jung),선주호(Ju-ho Seon),박총명(Chong-Myung Park),이좌형(Joa-Hyoung Lee),김윤(Yoon Kim) 한국정보과학회 2006 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.33 No.2D

센서네트워크는 사람을 대신해 다양한 환경에서 감시와 정보수집 역할을 수행한다. 센서네트워크는 제한된 하드웨어 자원과 낮은 무선 네트워크 대역폭을 사용한다. 이러한 특성은 통신 중 높은 에러율을 발생시키며 데이터 신뢰도 향상을 위한 오류정정 기법의 필요성이 높다.센서노드의 환경에 따른CRC 에러와 패턴에 대한 연구는 오류정정 기법의 적절한 기법 선택을 위한 자료가 된다. 본 논문에서는 시스템 구성시 데이터 전송률에 영향을 미치는 전송주기와 센서노드간의 거리, 전송 패킷의 크기, RF의 크기에 대한 실험을 실시한다. 실험한 결과를 바탕으로 시스템 구성에서 고려해야 하는 요소를 알아본다.

공유메모리 다중 프로세서에서 서브블록 캐쉬 프로토콜의 성능

정인범(In-Bum Jung),이준원(Joon-Won Lee) 한국정보과학회 1999 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.26 No.6

본 논문에서는 공유 메모리 다중 프로세서에서 서브 블록 캐쉬 일관성 프로토콜의 성능을 측정하였다. 쓰기 무효와 정책을 사용하는 캐쉬 프로토콜에서 캐쉬 블록의 크기가 클수록 캐쉬 메모리의 지역 공간성은 개선된다. 그러나 캐쉬 블록의 크기가 클수록 거짓공유에 의한 불필요한 캐쉬 블록 무효화가 발생되며 캐쉬 블록의 대체가 발생되었을 때 갱신된 부분뿐만 아니라 캐쉬 블록 전체를 전송하므로 버스의 교통량이 증가된다. 서브 블록 캐쉬는 데이터 일관성 유지 단위와 전송 단위를 구분하므로 이러한 문제점을 해결하는 방법이다. 본 논문에서는 캐쉬 쓰기 실패가 발생되었을 때 쓰기 할당 정책을 사용하므로 캐쉬 선인출 효과를 얻고 또한 기존의 서브 블록 캐쉬 프로토콜보다 적은 캐쉬 블록 상태를 갖는 개선된 서브 블록 캐쉬 프로토콜을 시험한다. 모의 시험을 통하여 제안된 서브 블록 캐쉬 프로토콜은 버스 교통량을 감소시키고 병렬 프로그램들의 성능을 향상시킴을 보인다. In this paper, we measured the performance of the subblock cache coherence protocol in the shared memory multiprocessor. When using the write invalidate cache protocol, the larger the cache block used, the locality of the cache memory is improved. However, the larger cache blocks increase the bus traffic caused by the unnecessary invalidation of the shared cache blocks incurred by the false sharing and its policy of transferring total cache block instead of partial updated parts on the cache block replacement. The subblock cache protocol addresses these problems based on the distinction between the coherence unit and transfer unit. In this paper, we examine an enhanced subblock cache protocol having data prefetching effects due to the write allocation scheme on cache write misses and also having fewer cache line states than existing subblock cache protocols. Simulation results show that the suggested subblock protocol improves the performance of the simulated parallel programs due to decreased bus traffic.

다중 프로그램 환경에서 블록화 알고리즘을 지원하기 위한 지연 선점 스케줄링

정인범(In-Bum Jung),이준원(Joon-Won Lee) 한국정보과학회 1999 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.26 No.3

다중 프로그래밍 환경에서 운영체제는 시스템의 시간 할당량에 따라서 프로세스들에 대하여 문맥교환을 수행한다. 문맥교환은 현재 수행중인 프로세스 문맥의 저장과 다음에 수행되는 프로세스 문맥의 적재라는 비용 뿐만 아니라 캐쉬 메모리의 성능에도 커다란 영향을 미친다. 특히 블록화 알고리즘을 사용하는 프로그램들은 재사용되기 위하여 캐쉬 메모리에 적재된 블록화 요소가 프로그램들의 문맥 교환 사이에 다른 프로그램들에 의하여 손상되는 경우 프로그램의 캐쉬 성능이 크게 떨어지게 된다. 본 논문에서는 하나의 블록화 요소에 대한 계산이 완료될 때 까지 운영체제가 문맥 교환을 지연시키는 지연된 선점 스케줄링 방법을 제안한다. 모의 시험을 통하여 지연된 선점 스케줄링을 사용할 경우 블록화 알고리즘을 사용한 프로그램은 캐쉬 메모리에 적재된 블록화 요소를 문맥 교환으로부터 보호 받으므로 향상된 캐쉬 성능을 나타냄을 보인다. In a multiprogramming environment, an operating system managing multiple processes switches contexts. When switching the contexts, in addition to the cost of saving the context of the process being swapped out and that of bringing in the context of the new process to be run, the cache performance is substantially affected. Especially when programs use the blocked algorithm, the cache performance can be degraded, since blocking factors loading into the cache memory are damaged between context switches. In this paper, we suggest a delayed preemption scheduling that the operating system delays the context switches until computations related to a blocking factor are completed. Our simulation results show that when using the delayed preemption scheduling, the programs using the blocked algorithm improve the cache performance, since blocking factors loading into the cache memory are prevented from context switches.

배리어 대기시간의 분석과 높은 프로세서 효율을 위한 동기화 프리미티브

정인범(In-Bum Jung),이준원(Joon-Won Lee) 한국정보과학회 1999 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.26 No.2

배리어 프리미티브는 병렬 프로그램을 수행할 때 계산에 참여한 프로세서들 사이에 동기화를 위하여 사용된다. 그러나 배리어에 일찍 도착한 프로세서들은 나머지 프로세서들이 배리어에 도착할 때 까지 배리어에서 기다리게 되므로 프로세서들의 활용율이 떨어진다. 본 논문에서는 배리어 대기시간의 원인들을 찾기 위하여 병렬 프로그램들을 다양한 그레인 크기들로 수행하였다. 모든 프로세서들이 동일한 갯수의 그레인들을 수행함에도 불구하고 그레인 크기에 따라 변화되는 명령어들과 캐쉬 실패들은 배리어 대기 시간에 영향을 미치고 있음을 시험한다. 또한 배리어에서의 맹목적 대기시간을 감소시키기 위하여 동기화 기능을 두 단계로 나누어 수행하는 두 단계 배리어를 제안한다. 모의실험 결과는 병렬 프로그램의 그레인 크기는 배리어 대기시간에 영향을 미치고 있음을 보여주며, 또한 제안된 두단계 배리어가 기존의 배리어 프리미티브 보다 배리어에서의 대기시간을 줄여주고 있음을 보여준다. Barrier is widely used method for synchronization in parallel applications. However, since the processors waiting for other processors to reach the barrier are idling, the processor utilization is decreased. In this paper, to find the sources of the barrier waiting time, parallel applications are executed on the various grain sizes. Even if all processors execute the identical number of grams, the barrier waiting times are affected by varying the number of instructions and cache misses attributed to the grain size. To reduce the waiting time at barriers, the 2-phased barrier concept is presented, that divides a synchronization operation of the processors into the two stages. The simulation results show that the grain size of the parallel programs has impact on the barrier waiting time and that the 2-phased barrier substantially reduces the barrier waiting time when compared against the existing barrier primitives.

에폭시 복합체의 실리콘유중 연면파괴에 관한 연구

장인범(In Bum Jang),정인재(In Jae Jung),정일형(ll hyung Jung),유재웅(Jea Ung Yu),오재한(Jea Han O),김종헌(Jong Heon Kim),이준웅(Jun Ung Lee) 한국전기전자재료학회 1998 한국전기전자재료학회 춘계학술대회논문집 Vol.1998 No.0

N/A N/A

몬테카를로 영상모의실험 코드를 이용한 Gd$_2$O$_2$S(Tb) 섬광체 및 광센서 어레이 기반 디지털 X-선 영상시스템의 화질평가

정만희,정인범,박주희,오지은,조효성,한봉수,김신,이봉수,김호경,Jung, Man-Hee,Jung, In-Bum,Park, Ju-Hee,Oh, Ji-Eun,Cho, Hyo-Sung,Han, Bong-Soo,Kim, Sin,Lee, Bong-Soo,Kim, Ho-Kyung 대한의용생체공학회 2004 의공학회지 Vol.25 No.4

in this study, we developed a Monte Carlo imaging simulation code written by the visual C$\^$++/ programing language for design optimization of a digital X-ray imaging system. As a digital X-ray imaging system, we considered a Gd$_2$O$_2$S(Tb) scintillator and a photosensor array, and included a 2D parallel grid to simulate general test renditions. The interactions between X-ray beams and the system structure, the behavior of lights generated in the scintillator, and their collection in the photosensor array were simulated by using the Monte Carlo method. The scintillator thickness and the photosensor array pitch were assumed to 66$\mu\textrm{m}$ and 48$\mu\textrm{m}$, respertively, and the pixel format was set to 256 x 256. Using the code, we obtained X-ray images under various simulation conditions, and evaluated their image qualities through the calculations of SNR (signal-to-noise ratio), MTF (modulation transfer function), NPS (noise power spectrum), DQE (detective quantum efficiency). The image simulation code developed in this study can be applied effectively for a variety of digital X-ray imaging systems for their design optimization on various design parameters. 본 연구에서는 디지털 X-선 영상시스템의 최적화 설계를 위하여 몬테카를로 방법을 이용한 영상모의실험용 코드를 visual $C^{++}$ 프로그래밍 언어를 사용하여 개발하였다. 디지털 X-선 영상시스템으로 Gd$_2$O$_2$S(Tb) 섬광체 및 광센서 어레이를 고려하였으며, 일반적인 실험 환경을 모사하기 위해 2차원 평행 그리드를 포함시켰다. X-선과 피사체, 그리드 및 섬광체와의 반응, 그리고 섬광체에서 발생된 빛의 거동 및 광센서 어레이에서의 수집을 몬테카를로 방법을 이용하여 모사하였다. Gd$_2$O$_2$S(Tb) 섬광체의 두께는 66$\mu\textrm{m}$로 설정하였으며, 광센서 어레이의 픽셀 피치는 48$\mu\textrm{m}$ 그리고 픽셀의 포맷은 256${\times}$256으로 가정하였다. 다양한 모의실험조건에서 X-선 영상을 획득한 후 객관적인 영상시스템의 성능평가 지표인 SNR(signal-to-noise ratio), MTF(modulation transfer function), NPS(noise power spectrum), DQE(detective quantum efficiency) 등을 계산하였으며, 이를 통해 화질을 평가하였다. 본 연구에서 개발된 영상모의실험 코드는 다양한 디지털 X-선 영상시스템에 대해 여러 설계변수들에 대한 성능을 예측함으로써 영상시스템 최적설계에 활용될 수 있다.