[기술해설]범구조적 병렬 계산 모델

차호정,김동승,홍만표 한국정보과학회 1996 정보과학회지 Vol.14 No.6

대규모 멀티컴퓨터의 유동적 설계를 위한 시뮬레이션 환경의 설계 및 구현

차호정 光云大學校 1995 論文集 Vol.24 No.-

본 논문은 대규모 분산 메모리 병렬컴퓨터의 유동적인 설계 및 성능 분석, 그리고 연관된 병렬 프로그램의 개발을 위한 병렬컴퓨터 시뮬레이터의 설계와 구현에 대해 논한다. 또한, 구현된 시뮬레이터의 기능 및 성능을 실제 하드웨어 환경을 바탕으로 검증한 결과를 기술한다. 본 시뮬레이션 시스템을 이용하여 가상 병렬 컴퓨터 구조를 정의하고 실제의 사용자 병렬 프로그램을 입력, 실행하여, 병렬 프로그램의 실제 출력을 얻음과 동시에, 설계한 가상 병렬 컴퓨터의 성능을 분석, 평가할 수 있다.

이동 단말기를 위한 전력 소모 관리 기법

차호정,최진욱 에스케이텔레콤 (주) 2005 Telecommunications Review Vol.15 No.4

배터리의 용량이 제한된 이동형 단말기에서의 전력소비를 절감시키기 위한 저전력 기법에 관련한 많은 연구가 이루어지고 있으나, 프로세서, 메모리, LCD와 같은 각각의 플랫폼 요소에 기반을 둔 저 전력정책들은 전력절감에 있어 한계에 다다르고 있다. 이를 극복하기 위하여 본 연구에서는 전력관리의 대표적인 기법인 프로세서 DVS와 메모리를 통합한 메모리인지 DVS와 프로세서 DVS와 LCD 재생 프레임 빈도 제어를 통합한 시스템 전력관리를 제시한다. 실제 시스템에서의 구현 결과를 제시함으로써 소형 이동형 단말기에 있어서 단일 요소의 전력관리보다 시스템 차원에서의 부가적 전력 절감을 할 수 있음을 보인다.

H-BPS: 계층적 BSP 계산 모델

차호정(Hojung Cha),이동호(Dongho Lee) 한국정보과학회 1997 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.24 No.3

본 논문은 BSP 병렬 계산 모델에 계층 구조를 첨가한 H-BSP 범용 병렬 계산 모델을 제시한다. H-BSP는 동적으로 생성되는 BSP 그룹들을 계층 구조로 연결한 모델로서, BSP 모델의 특성을 바탕으로 프로세서간의 지역성을 고려하여 보다 효율적인 알고리즘 개발의 기초를 제공한다. H- BSP 모텔은 분산 메모리 모델로 그룹 기반의 프로그래밍 패러다임을 제공하고 Divide & Conquer 방식의 알고리즘을 효율적으로 수행할 수 있다. 본 논문에서는 H-BSP 모델의 구성, 복잡도 계산 방식, 대표적인 H-BSP 병렬 계산 알고리즘을 기술하고, 시뮬레이션 성능 분석을 통한 H-BSP 알고리즘의 특성 및 우수성을 보인다. 시뮬레이션 결과, H-BSP 모델은 프로세서간의 지역성 활용으로 메쉬와 같은 고정 통신 링크 시스템과 통신망의 성능이 저조한 시스템에서 BSP 모델에 비해 우수한 성능을 나타냈다. 또한 H-BSP 알고리즘의 통신 패턴이 BSP 모델과 동일할 경우, 지역성 반영을 기반으로 하여 보다 정확한 성능 예측을 가능하게 하였다. This paper presents a new parallel computing mode1, called H-BSP, which adds a hierarchical concept to the BSP(Bulk Synchronous Parallel) computing model. A H-BSP program consists of a number of BSP groups which are dynamically created at run time and executed in a hierarchical fashion. H-BSP allows algorithm designer to develop more efficient algorithm by utilizing processor locality in the program. Based on the distrubuted memory model, H-BSP provides a group-based programming paradigm and supports Divide & Conquer algorithms efficiently. This paper describes the structure of H-BSP model, complexity analysis and some examples of H-BSP algorithm. Also presented is a performance characteristics of H-BSP algorithms based on the simulation analysis. Simulation results show that H-BSP model takes advantages of processor locality and performs well in low bandwidth networks or in a constant-valence architecture such as 2-dimensional mesh. It is also proved that H-BSP model can predict algorithm performance better than ESP model. due to its locality preserving nature.

NOPS: 분산 환경에서의 Occam 언어 실행 시스템

차호정(Hojung Cha),윤승일(Seungil Yoon) 한국정보과학회 1996 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.2 No.4

본 논문에서는 현재 널리 사용되고 있는 넷트웍 컴퓨팅 패키지인 PVM과 단일 워크스테이션에서 구현된 Occam 프로그래밍 시스템(SPOC)을 접목시킨 넷트웍 Occam 프로그래밍 시스템(NOPS)의 설계 및 구현에 대해 기술한다. NOPS는 유닉스 워크스테이션들로 구성된 근거리 넷트웍상에서 Occam 프로그램을 실제 병렬 실행할 수 있는 소프트웨어 시스템으로 종래의 트란스퓨터 어레이에서만 수행할 수 있었던 Occam 프로그램 수행 환경을 극복하는데 의미가 있다. NOPS 구현 결과 기존의 Occam 프로그램들을 수정하지 않고 실행 가능하였으며 통신 횟수가 적고 프로세스 Granularity가 높은 응용 프로그램들은 워크스테이션수에 비례하는 성능 향상도를 나타냈다. 병렬컴퓨터의 구입이 어려운 현실을 고려할때 NOPS의 개발은 병렬 컴퓨팅 환경 제공에 기여를 할 수 있다. This paper presents the design and implementation of a network Occam programming system(NOPS) which combines the functionalities of a network computing package and an Occam programming system developed for a single workstation. Running on a network of workstations, NOPS enables the development and execution of real Occam programs without having an array of transputers. As a result of NOPS implementation, existing Occam programs can be run without modification and some of the Occam programs which have large process granularity and infrequent communications showed almost linear speedup as the number of workstations increases. Considering the high cost of special-purpose parallel machines the practical advantage of NOPS will contribute to the wide spread of parallel Occam programmings.

MPEG 스트리밍 시스템에서 QoS 제어를 위한 프레임 드롭 필터링 시스템 구현

차호정(Hojung Cha),오재학(Jaehak Oh) 한국정보과학회 1999 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.5 No.5

본 논문은 MPEG 스트리밍 시스템에서 넷트웍 대역폭의 감소에 따른 미디어의 질을 적절히 변화시키는 실시간 미디어 필터링 기법을 설계하고 구현하였다. 구현한 QoS 미디어 필터링 기법은 프레임 드롭 방식으로 코덱 수준의 변환을 하지 않기 때문에 시스템의 부하가 적으며 미디어의 실시간성을 만족시킬 수 있다. 필터 서버는 여러 단계의 모듈로 구성되는데, 실시간 스트리밍이 가능하도록 모듈간의 동기화 및 실시간성을 유지하였다. 특히, 프레임 드롭후의 영상 스트림과 음성 스트림간의 동기화를 MPEG 시스템 스트림 표준에 따라 정확히 구현하였다. 구현한 시스템을 바탕으로, 사용자 QoS를 위한 미디어 대역폭의 조절은 프레임 드롭 필터에 의해 적정화됨들 실험적으로 검증하였다. This paper describes the design and implementation of a media filtering mechanism for MPEG streaming systems by which media quality adapts, in real-time, to reduced network bandwidth. The frame drop mechanism, which is adopted in the implementation for QoS filtering, satisfies the real-time characteristics of streaming systems as it does not translate the media in codec level and therefore saving the processor time. The filter server consists of a sequence of filtering modules Each module is carefully designed to maintain the synchronization characteristics of real-time streaming. A special effort is given to the correct implementation of video(after frame drop) and audio synchronization following the MPEG system standard. Based on the system implemented, the media bandwidth is monitored to be controlled successfully by the frame drop mechanism.

고속 전후진 기능을 제공하는 LAN 기반 VOD 시스템의 구현 및 실험적 성능 분석

차호정(Hojung Cha),최선식(Seonsik Choi) 한국정보과학회 1997 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.3 No.3

본 논문에서는 10Mbps 이더넷을 기반으로 VCR 기능을 제공하는 VOD 시스템의 구현을 기술한다. 특히, 본 논문에서 제시하는 '변속 가능한 고속 전후진 재생 방법'과 'On-the-fly 방식의 고속 후진' 구현 기법은 FF/FR 요구시 네트웍 대역폭을 제어할 수 있으며 추가의 저장 공간을 최소화하여 서비스할 수 있는 효율적인 방법이다. 구현된 시스템을 바탕으로 VOD 서버, 네트웍, 클라이언트 자원의 변화에 따른 성능을 실험적으로 분석하였다. 본 시스템은 고속 전후진을 포함한 다섯명의 사용자 요구를 서비스 할 수 있었고 LAN의 전송대역폭이 성능 병목을 유발하는 중요 요소임과 소규모 VOD 시스템에서 서버보다는 클라이언트의 버퍼 설정이 중요하다는 것을 알 수 있었다. 또한, 제안한 변속 가능한 전후진 재생 방법과 On-the-Fly 방식의 고속 후진의 효율성을 실험적으로 입증하였다. This paper describes the implementation of a VOD system, based on 10Mbps Ethernet, which provides VCR functionalities. A practical solution to achieve an efficient implementation of fast-forward/reverse functions is presented. The controllable scanning method controls the network bandwidth requirement and the On-the-Fly reverse methodconsiderably reduces the storage requirement. Based on the system implmented, the overall performance of the system is measured and analysed by varying the resource requirements of the server, network and the clients. The experiments show that the current system can provide upto 5 streams without violating QoS requirement. Also known is that the limited network bandwidth is the source of the system bottleneck and the client buffer size is an important performancefactor. The effectiveness of the controllable scanning and the On-the-Fly reverse methods for providing fast-foward/reverse functions are emprically validated.

효율적 자원 관리를 제공하는 SCI 기반의 VOD 서버

차호정(Hojung Cha),홍지훈(Jihoon Hong) 한국정보과학회 1997 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.24 No.5

본 논문에서는 대용량 VOD(Video On Demand) 서비스를 위해 RAID-5 디스크 어레이를 저장 매체로 하고 다양한 형태의 병렬 컴퓨터를 효율적으로 구생할 수 있는 SCI 기술을 사용한 VOD서버를 제시하며, 이에 적합한 효율적인 스트림 저장 및 재생 정책, 스트림 수용 제어 정책, 스트림 관리 정책을 제시한다. 특히, RAID-5의 특성을 이용한 스트림 수용 정책과 스트림 관리 정책을 바탕으로 MPEG 데이타의 VBR(Variable Bit Rate) 압축 특성을 고려하여 최소한의 사용자 버퍼 크기를 유지하면서 사용자 버퍼 오버플로우를 방지하는 사용자 버퍼 관리 정책을 제시한다. 또한, VOD 서버의 동작에 대한 검증과 스트림 제어 및 버퍼 관리 정책등의 성능 분석을 위한 시뮬레이션 결과를 제시한다. This paper presents a large-scale VOD(Video On Demand) server which exploits the SCI technology as its architectural backbone and the RAID-5 disk arrays as its storage system. Also presented are various stream policies such as data placement, retrieval, admission control and management polices. In particular a well-thought buffer management policy, which minimizes client's buffer requirements, is described. The detailed internals of the presented VOD server and its related stream policies are validated and analyzed based on extensive simulation modelling.

QoS를 제공하는 비디오 서버 자원관리 시스템

차호정(Hojung Cha),박한규(Hankyu Park) 한국정보과학회 1998 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.4 No.4

본 논문에서는 대용량 VOD 서버의 QoS 요건을 보장하는 서버자원관리 시스템을 제안하고 구현한다. 비디오 서버는 동영상 데이타의 실시간 재생 보장을 위한 프로세서 스케쥴링과 사용자 수용제어 정책 기능을 제공한다. 프로세서 스케쥴러는 실시간 우선순위를 제공하는 범용 운영체제상에서 응용 프로세스로 수행되며, 기존 EDF 스케쥴링 방식의 문제점을 해결하기 위한 주기적 비선점 EDF 스케쥴링 정책을 사용한다. 사용자 수용제어 정책은 서버 실행중에 시스템 부하를 동적으로 측정한 스트림의 자원사용량을 바탕으로 수용제어 여부와 각 작업의 수행 우선순위를 결정한다. Windows NT상에서 구현한 서버자원관리 시스템을 바탕으로 제안한 실시간 스케쥴링 모델과 동적자원 관리에 의한 수용 제어정책을 실험적으로 검증하고, RVS 시스템의 실시간 성능 특성을 측정 분석한다. This paper presents a QoS-providing resource management system for the efficient use of a large-scale VOD server. The server management system is provided with an admission control and a real-time processor scheduling mechanisms. The processor scheduler is based on the concept of periodic nonpreemptive EDF scheduling and runs as an application process on a general-purpose operating system with real-time scheduling feature in it. The admission controller collects system loads at run-time and uses the information for admission control and priority settings. By experimenting the resource management system implemented on the Windows NT platform, the proposed scheduling and admission control mechanisms are validated and their real-time characteristics are analysed.

스트리밍 미디어 캐슁을 위한 사용자 수준 화일 시스템

오재학,차호정 한국정보과학회 2002 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.27 No.8

본 논문에서는 스트리밍 미디어의 효율적인 캐슁과 재전송을 목적으로 범용 화일 시스템에 기반한 사용자 수준의 스트리밍 미디어 캐쉬 화일 시스템(umcFS)을 설계하고 구현하였다. umcFS는 범용 화일 시스템의 저장역을 선점하는 화일 디스크에 기반한다. 화일 디스크는 캐쉬 블럭의 물리적인 연속성을 확보하여 효율적인 캐쉬 입출력 시스템을 구성하는 가상 디스크이다. umcFS 구조는 큰 캐쉬 블럭 구조와 제어블럭의 정적 할당을 기본 정책으로 유닉스 화일 시스템과 비교되는 확장된 1차 간접 블럭 참조를 통해서 캐쉬 블럭을 관리한다. 또한 사용자 수준의 라이브러리로 개발되어 시스템 간에 이식성과 확장성이 우수하고 개발 기간이 짧은 장점이 있다. umcFS의 구현을 통해 umcFS의 저수준과 API 수준의 입출력 성능을 비교 분석하였다. 1024KB의 적정 캐쉬 블럭 크기에 대한 임의 입출력 실험 결과, umcFS가 화일 블럭 캐쉬에 비해 약 13%의 성능 향상을 보임을 알 수 있었다. This paper presents the design and implementation of a cache file system, umcFS, which is specifically designed to provide an efficient caching and transmission of streaming media. The proposed file system is based on the concept of file disk and implemented as an application level on top of a general-purpose file system. The file disk favors the continuity of cached media and provides an efficient I/O mechanism for cache server. umcFS statically allocates control blocks as well as media cache blocks. These blocks are referenced by the single-level indirect management structure. As the file system is designed as an application level, it is easy to develop and port to other systems. The performance of the implemented system shows that umcFS performs about 13% better than the native file system in randomly accessing the cache blocks of 1024KB.