• Title, Summary, Keyword: 행렬계산

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An implementation and performance measurement of Matlab matrix operation library for parallel computing on dual CPU PC (이중 CPU PC에서 병렬 계산을 위한 Matlab 행렬 연산 라이브러리의 구현 및 성능 측정)

  • 김철민;이정훈
    • Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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    • pp.871-873
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    • 2001
  • 본 논문에서는 전기 단층 촬영 기법과 같이 많은 양의 데이터에 대해 산술 계산을 수행하는 응용의 수행속도를 개선하기 위하여 이중 CPU PC 상에서 Matlab의 기본연산, 즉 행렬 곱하기, 역행렬 계산, 의사 역행렬 계산 등을 병렬로 수행하는 라이브러리 프로그램을 구현하고 그 성능을 측정한다. 구현된 라이브러리는 행렬의 곱하기, 역행렬 계산, 의사 역행렬 계산 등 기본적인 행렬 연산에 대해 각 CPU에서 수행될 쓰레드를 생성하고 이 쓰레드에 분할 행렬을 인자로 넘겨줌으로써 병렬 계산을 실행하도록 하고 부분 결과를 합성하여 최종적인 결과를 산출하게 된다. 구현된 코드를 수행시켜 속도를 측정한 결과 행렬의 곱하기는 최대 69%, 역행렬은 34.8 %, 의사 역행렬은 52 % 까지 수행시간을 단축시켰다. 이에 의해 전기 단층 촬영 프로그램은 한번의 전류 주입에 대해 영상 복원에 소요되는 시간을 48 %로 감소시켰다.

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An Algorithm for Efficient multiplication of nxn Boolean matrices for D-Class Computation (D-클래스 계산을 위 한 $n{\times}n$ 불리언 행렬의 효율적 곱셈 알고리즘)

  • Han Jae-Il
    • Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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    • pp.952-954
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    • 2005
  • D-클래스는 $n{\times}n$ 불리언 행렬의 집합에서 특정 관계(relation)에 따딸라 동치(equivalent) 관계에 있는 불리언 행렬의 집합으로 구성된다. D-클래스 계산은 $n{\times}n$ 불리언 행렬의 전체 집합을 대상으로 이 집합에서 조합할 수 있는 모든 두 $n{\times}n$ 불리언 행렬 사이의 곱셈을 기본적으로 요구한다. 그러나 불리언 행렬에 대한 대부분의 연구는 두 개의 불리언 행렬에 대한 효율적인 곱셈에 집중되었으며 모든 $n{\times}n$ 불리언 행렬 사이의 곱셈에 대한 연구는 최근에야 소수가 보이고 있다. 두개의 $n{\times}n$ 불리언 행렬 곱셈에 대해 최적화된 알고리즘은 현재 알려져 있으나, 모든 $n{\times}n$ 불리언 행렬 사이의 곱셈에 대해 제시된 알고리즘은 아직 실행시간이 크게 향상되지 못하고 있으며 많은 개선과 연구가 필요하다. 본 논문은 개별적인 $n{\times}n$ 불리언 행렬 곱셈 대신 하나의 $n{\times}n$ 불리언 행렬과 불리언 행렬 집합과의 곱셈을 다루고 또한 이 곱셈에서 계산되는 모든 $n{\times}n$ 불리언 행렬을 집합으로 표현하는 방법을 통해 D-클래스 계산을 보다 효율적으로 할 수 있는 알고리즘에 대해 논한다.

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A performance enhancement scheme for Jacobian matrix via cluster computing on ET image reconstruction procedure (ET 영상복원에서 클러스터 컴퓨팅에 의한 자코비안 계산의 속도 향상 기법)

  • 이정훈;손수방
    • Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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    • pp.343-345
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    • 2002
  • 본 논문은 차원이 큰 행렬 연산 때문에 많은 계산 시간을 필요로 하는 ET 영상 복원 응용의 속도를 개선하기 위하여 3 대의 PC로 구성된 클러스터를 구축하고 복원 과정 중 가장 많은 시간을 차지하는 자코비언 행렬 계산에 대해 병렬 계산 기법을 제시한다. 각 노드는 리눅스 운영체제, MPI, 산술 계산 라이브러리 등을 탑재하여 C 언어로 옹용이 작성될 수 있으며 자코비언 행렬은 각 계산 루프의 데이터 독립성이 강하므로 병렬 계산의 장점을 최대화 할 수 있다. 구현된 클러스터 자코비언 프로그램은 주어진 인자를 분석하여 MPI 프리미티브에 의해 각각의 노드에 분배시키고 각 노드들로 하여금 자신의 계산 라이브러리를 이용하여 계산하게 한 다음 이 부분 결과를 모아 최종적인 자코비언 행렬을 생성한다. 이 프로그램을 클러스터에서 수행시키고 그 수행시간을 측정한 결과 기존의 자코비언 프로그램에 비해 최대 40% 까지 수행시간을 단축시킬 수 있었으며 추후 행렬의 차원이 증가할 경우 클러스터 컴퓨팅에 의한 성능 개선을 기할 수 있다.

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Recursive Nullspace Calculation for Multiuser MIMO Systems (다중 사용자 MIMO 시스템을 위한 순차적 영공간 계산)

  • Joung, Jin-Gon;Lee, Yong-Hoon
    • The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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    • v.32 no.12A
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    • pp.1238-1243
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    • 2007
  • The computational complexity for the zero-forcing (ZF)-based multiuser (MU) multiple-input multiple-output(MIMO) preprocessing matrices can be immoderately large as the number of transmit antennas or users increases. In this paper, we show that the span of singular vector space of a matrix can be obtained from the singular vectors of the parted rows of that matrix with computational saving and propose a computationally efficient recursive-algorithm for achieving the ZF-based preprocessing matrices. Analysis about the complexities shows that a new recursive-algorithm can lighten the computational load.

Efficient Multiplication of Boolean Matrices and Algorithm for D-Class Computation (D-클래스 계산을 위한 불리언 행렬의 효율적 곱셈 및 알고리즘)

  • Han, Jae-Il;Shin, Bum-Joo
    • Journal of the Korea Industrial Information Systems Research
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    • v.12 no.2
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    • pp.68-78
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    • 2007
  • D-class is defined as a set of equivalent $n{\times}n$ boolean matrices according to a given equivalence relation. The D-class computation requires the multiplication of three boolean matrices for each of all possible triples of $n{\times}n$ boolean matrices. However, almost all the researches on boolean matrices focused on the efficient multiplication of only two boolean matrices and a few researches have recently been shown to deal with the multiplication of all boolean matrices. The paper suggests a mathematical theory that enables the efficient multiplication for all possible boolean matrix triples and the efficient computation of all D-classes, and discusses algorithms designed with the theory and their execution results.

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Calculation of the Molecular Quadrupole Moments (I). Calculation for the Quadrupole Moment Matrix Elements by Operator Technique (분자의 사중극자모멘트의 계산 (제1보). 연산자법에 의한 사중극자모멘트행렬요소의 계산)

  • Sangwoon Ahn;Jeong Soo Ko
    • Journal of the Korean Chemical Society
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    • v.23 no.5
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    • pp.296-306
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    • 1979
  • Operator technique has been applied for calculation of the quadrupole moment matrix-elements. Master formulas for the quadrupole moment matrix elements for pairs of Slater type, orbitals are derived, one using the expansion method for spherical harmonics and the other the transformed of the quadrupole moment matrix elements into overlap integrals for Mulliken. The numerical values of the quadrupole moment matrix elements evaluated by two methods are in agreement with each other and the calculated quadrupole moment for the ground state of HCl molecule is also in agreement with that of Nesbet.

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Performance Optimization of Sparse Matrix Operation (희소 행렬 연산의 성능 최적화에 관한 연구)

  • 김경훈;김병수;임은진
    • Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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    • pp.130-132
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    • 2003
  • 계산 과학을 사용하는 응용 분야는 공학, 물리, 화학, 생명 과학에서 경제학까지 다양하다. 계산 과학에 사용되는 많은 알고리즘들은 행렬 연산을 포함하고 있으며 이 행렬은 크기가 크고 대부분의 원소가 0값을 갖는 희소 행렬일 경우가 많다. 본 논문에서는 희소 행렬의 연산 중, 희소 행렬 A와 밀집 벡터 x, y에 대하여 ylongleftarrowy+Ax와 ylongleftarrowy+$A^{T}$ Ax 의 두 가지 연산에 대한 계산 속도 개선 방법으로서 레지스터 재사용을 높이는 레지스터 블록화와 캐쉬 미스를 줄이기 위한 캐쉬 최적화 방법을 제안하며 또한 희소 행렬의 특성과 target 컴퓨터의 구조에 따라 정해지는 레지스터 블록 크기를 결정하는 방법을 설명한다. Preliminary결과로 이 방법을 Pentium III system상에서 실험한 결과를 보이는데 ylongleftarrowy+Ax 의 연산에 대하여는 2.5 배, ylongleftarrowy+$A^{T}$ Ax 의 연산에 대하여는 3.5 배까지의 성능 개선을 이룰 수 있다.

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A Study on the D-Class Computing Algorithm (D-클래스 계산 알고리즘에 관한 연구)

  • Shin, Chul-Gyu;Han, Jae-Il
    • Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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    • pp.903-906
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    • 2004
  • D-클래스는 원소가 0과 1값을 가지는 $n{\times}n$ 불리언 행렬에서 특정 관계(relation)에 따라 동치(equivalent) 관계에 있는 $n{\times}n$ 행렬의 집합을 의미한다. D-클래스의 계산은 NP-완전 문제로서 보안에 응용될 수 있는 가능성을 가지고 있으나 계산 복잡도로 인해 현재 극히 제한된 크기의 행렬에 대한 D-클래스만이 알려져 있다. 본 논문은 이러한 D-클래스의 계산을 효율적으로 할 수 있는 알고리즘의 설계와 실행 결과에 대하여 논한다.

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Karmarkar법의 속도 제고에 관한 연구

  • 우병오;박순달
    • Korean Management Science Review
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    • v.8 no.1
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    • pp.127-133
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    • 1991
  • 본 연구에서는 Karmarkar법의 변형인 Todd&Burrell 알고리즘을 분석하고 이 알고리즘의 수행속도를 증가시키기 위한 몇가지 방안을 제시하였다. 또한, 몇가지 실험을 통하여 제안된 방안들을 비교 분석하였다. 사영행렬의 계산에 QR 분해법과 Cholesky 분해법을 도입함으로써 계산 시간을 줄일 수 있었고, 구내최적화를 위한 개선폭의 결정에 비율검정법과 선형탐색법을 사용함으로써 수행횟수 및 총 수행시간을 줄일 수 있었다. 수행실험을 통하여 알고리즘을 분석한 결과, 수행시간의 대부분을 사영행렬의 계산이 차지하는 것으로 나타나 이론적으로 계산복잡도를 분석한 결과와 일치하였다. 또한, 사영행렬과 개선폭의 결정에 사용된 각 방법들을 실험을 통해 비교 분석한 바로는 사영행렬의 계산에 있어서 Cholesky 분해법이 Gauss소거법이나 QR 분해법을 쓰는 경우보다 우수했으며, 개선폭을 결정하는 데 있어서는 비율검정법이 속도면에서 가장 우수했다.

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An Inquiry on the Understanding Process of Discrete Mathematics using TI-92 Calculator - Matrix and Graph- (TI-92 계산기를 활용한 이산수학의 이해과정 탐구-「행렬과 그래프」단원을 중심으로-)

  • Kang , Yun-Soo;Lee, Bo-Ra
    • Journal of the Korean School Mathematics Society
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    • v.7 no.2
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    • pp.81-97
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    • 2004
  • This paper is a study on the understanding process of「Matrix and Graph」on discrete mathematics using TI-92 calculator. For this purpose, we investigated the understanding process of two middle school students learning the concepts of matrix and graph using TI-92 calculator. In this process, we collected qualitative data using recorder and video camera. Then we categorized these data as follows: students' attitude related to using technology, understanding process of meaning, expression and operation of matrix and graph, mathematical communication, etc. From this, we have the following conclusions: First, students inquired out the meaning and role of matrix by themselves using calculator. We could see that calculator can do the role of good learning partner to them. Second, students realized their own mistakes when they used calculator on the process of learning matrix. So we found that calculator could form the self-leading learning circumstance on learning matrix. Third, calculators reinforce the mathematical communication in learning matrix and graph. That is, calculator could be a good mediator to reinforce mathematical communication between teacher and students, among students on learning matrix and graph.

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