동종의 배열 시스템에서의 테스크 최적 할당 = An Optimal Task Assignment in Homogeneous Array Systems
저자
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학술지명
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발행연도
1996
작성언어
Korean
KDC
569
등재정보
구)KCI등재(통합)
자료형태
학술저널
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수록면
669-680(12쪽)
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본 논문은 병렬 및 분산 시스템에서 수행될 프로그램이 주어졌을 때, 전체 수행 및 통신 비용이 최소가 되도록 프로그램을 구성하는 각 타스크들을 시스템의 각 프로세서들에게 할당하는 문제를 다룬다. 이러한 타스크 할당 문제는 시스템을 구성하는 프로세서의 갯수가 두 개인 경우나, 혹은 N 개의 프로세서로 구성된 선형 배열(linear array) 시스템인 경우, 또는 프로그램의 구조가 연속병렬(series-parallel) 구조인 경우에는 다항식(polynomial) 알고리즘이 존재하나, 그 외의 완전 연결 구조 시스템 상에서는 NP complete 문제로 알려져 있다. 따라서, 본 논문에서는 동종의 시스템에서의 타스크 할당 문제로 국한한다. 동종의 시스템은 N 개의 기능이 통일한 프로세서들로 구성이 되며, 이들 각 프로세서들은 자신의 메모리를 가진다. 또한, 시스템의 각 프로세서들은 데이타 화일이나 값비싼 주변기기등과 같은 시스템 상에서 유일한 자원을 가질 수가 있다. 따라서, 이와 같은 유일한 자원을 사용하는 타스크들은 그 자원을 가지고 있는 프로세서에게만 할당을 해야 하며, 또한 전체 통신 비용이 최소가 되도록 할당을 하여야 한다. 이와 같은 가정 하에서, 동종의 시스템에서의 타스크 할당 문제는 N = 3인 경우에도 NP-hard 문제로서, 프로세서의 갯수가 많아지면 최적 할당을 찾는 데에 시간이 너무 많이 걸리게 된다. 본 논문에서는 대부분의 병렬컴퓨터들이 취하는 구조인 일반적인 배열 (즉 선형 배열, 메쉬, 하이퍼큐브, 그리고 일반적인 n-차원 배열) 시스템에서의 타스크 할당 문제를 고려한다. 먼저, 배열 시스템에서의 타스크 할당 문제를 최소 컷 최대 플로우 (minimum cut maximum flow) 문제로 변환시키는 모델링 기법을 소개하고, 이 기법을 사용하여 일반 배열 시스템에서의 타스크 할당 문제에 대한 최적 해를 다항식 시간 내에 찾을 수 있음을 보인다.
더보기This paper considers the problem of assigning the tasks of a distributed application to the processors of a distributed system such that the sum of execution and communication costs is minimized Previous work on this problem has shown it to be tractable for a system of two processors or a linear array of N processors, and for distributed programs of serial parallel structures (It is shown to be NP complete in a fully connected system) Thus, we confine ourselves to the assignment problem on homogeneous systems. A homogeneous system is composed of N functionally identical processors, each with its own memory Some processors in the system may have unique resources, such as data files or certain peripheral devices. Therefore, the tasks of a distributed program should be assigned so as to make use of specific resources located at certain processors in the system while minimizing the amount of interprocessor communication With this assumption, the assignment problem in a homogeneous system is known to be NP-hard even for N = 3, thus becomes intractable as the number of processors in a system increases, We therefore focus on task assignment in general array systems, such as linear arrays, meshes, hypercubes, and trees We first develop a modeling technique that transforms the assignment problem in an array or tree into the minimum-cut maximum -flow problem The assignment problem is then solved for a general array system in polynomial time.
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