DOI QR코드

DOI QR Code

다중 스레드 파이프라인 병렬처리를 통한 실시간 시뮬레이션 시각화의 성능 향상 해석 및 적용

Analysis and Application of Performance Improvement of a Real-time Simulation Visualization based on Multi-thread Pipelining Parallel Processing

  • 투고 : 2017.06.07
  • 심사 : 2017.06.23
  • 발행 : 2017.09.30

초록

본 연구는 시뮬레이션을 진행하면서 그 결과를 실시간으로 시각화하는 경우에 파이프라이닝 병렬처리 기법을 적용하여 성능을 개선할 수 있음을 보인다. 일반적으로 실시간 시각화를 포함한 시뮬레이션에서는 모델을 실행하는 프로세스와, 시뮬레이션 결과를 시각화 도구로 전송하는 프로세스, 결과를 받아서 시각화 하는 3개의 프로세스가 있다. 만약 이 프로세스들을 직렬화해서 실행하면 전체 실행시간이 매우 길어져서 시각화의 성능이 저하될 수밖에 없다. 본 연구에서는 기존의 직렬 방식 대신에 파이프라이닝 병렬처리 기법을 적용하여 성능을 개선하고자 한다. 추가적으로 각 프로세스에 다중 스레드 기능을 더하여 더 큰 성능의 개선이 있음을 보인다. 이를 위해 본 논문은 제안된 기법에 대한 이론적 성능모델을 세우고 최대, 최소 성능 향상 조건을 이론적으로 해석하였으며 모의실험하였다. 이 이론을 바탕으로 실시간으로 시각화하는 실시간 공중전 시뮬레이션에 적용한 결과 기존의 직렬화된 실행 성능보다 제안된 이론을 적용한 후의 실행 성능이 크게 향상되었음을 보였다.

This research proposes and applies a pipelining parallel processing technique to enhance the speed of visualizing the results of real-time simulations. Generally, a simulation with real-time visualization consists of three processes: executing a simulation model, transmitting simulation result, and visualizing simulation result. If we have these processes in serial, the latency from simulation to visualization will be very long, which degrades the speed of visualization of data from real-time simulation. Thus, the main purpose of this research is maximizing performance by adapting pipelining parallel processing technique to the real-time simulation visualization. Also we show that performance is improved by adding multi-threading technique to each process. This paper proposes a theoretical performance model and simulation results of the techniques and then we applied this to an air combat simulation model as a case study. As the result, it shows that the performance is greatly enhanced than the original model's execution time.

키워드

참고문헌

  1. Cha, H. K., and Jeon. J. S. (1995) "A Pipelining Scheduling for Algorithm Loops", Journal of KISS(A), 22(10), 1426-1436. (차혜경, 전주식. (1995) "루프의 파이프라이닝 스케쥴을 위한 알고리즘", 정보과학회논문지(A), 22(10), 1426-1436.)
  2. Hyo-kwang Lee, Pilwon Hur, JunKyu Park, Soonhung Han. (2007) "Real-time 3D Visualization of Underwater Vehicle Simulation", Proceedings of the Society of Computational Design and Engineering Conference 2007, 401-407. (이효광, 허필원, 박준규, 한순흥. (2007) "수중운동체 시뮬레이션의 3 차원 실시간 가시화", 한국CDE학회 학술발표회 논문집, 401-407.)
  3. Hwang Heung-Suk (2000) "Short-Range Missile System Performance Evaluation Model Using GUI-Type Simulation", Proceedings of the Korea Society for Simulation Conference 2000, 148-152. (황흥석 (2000) "시각화-시뮬레이션방법을 이용한 단거리미사일시스템의 성능산정모델", 한국시뮬레이션학회 학술대회 논문집, 148-152.)
  4. Jun Hee Lee, Seon Han Choi, Ho Dong, Yoo, Jung Koo, and Tag Gon Kim (2017) "Development of Air Combat HDEVS Model Implemented in HDevsim++ Environment", Proceedings of the 2017 Summer Simulation Multiconference, Bellevue, Washington, USA.
  5. Kyung-Min Seo, Hae Sang Song, Se Jung Kwon and Tag Gon Kim (2011) "Measurement of Effectiveness for an Anti-torpedo Combat System Using a Discrete Event Systems Specification-based Underwater Warfare Simulator", The Journal of Defense Modeling and Simulation: Applications, Methodology, Technology, Vol. 8, No. 3, pp. 157-171. https://doi.org/10.1177/1548512910390245
  6. Nelson, Randolph, Don Towsley, and Asser N. Tantawi (1988) "Performance analysis of parallel processing systems", IEEE Transactions on software engineering, 14.4: 532-540. https://doi.org/10.1109/32.4676
  7. Seon Han Choi, Jun Hee Lee, Sang Hyun Lee, Ho Dong, Yoo, Jung Koo, and Tag Gon Kim (2016), "6 DoF Aircraft Simulation Model Capable of Handling Maneuver Events (WIP)", Proceedings of the 2016 Summer Simulation Multiconference, Montreal, Canada.
  8. Sin, H. J., Lee, K. H. (1993) "A Study on Efficient Software Pipelining Algorithm", Proceedings of the Communications of the Korean Institute of Information Scientists and Engineers Conference 1993, 20 (2), 449-452. (신화정, 이기호. (1993). "효율적인 소프트웨어 파이프라이닝 알고리즘에 관한 연구", 한국정보과학회 학술발표논문집, 20 (2), 449-452.)
  9. U.S. Naval Research Laboratory (2015), SIMDIS User's Manual, Available from: https://simdis.nrl.navy.mil
  10. WonBae Yoon, Namil Lee, CheolHo Hwang, JungHyun Han. (2014). "Real-time Simulation and Visualization of Iron Filing in Magnetic Field", Proceedings of the HCI Society of Korea Conference 2014, 547-550. (윤원배, 이남일, 황철호, 한정현. (2014) "자기장 내철가루 움직임의 실시간 시뮬레이션 및 시각화", 한국HCI학회 학술대회, 547-550.)