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처치 곤란 병렬

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목차

1. 개요

처치 곤란 병렬은 "처치 곤란하게 쉬운" 병렬화 문제를 의미하며, 개발자나 컴파일러에게 난처함을 야기할 수 있는 문제를 지칭한다. 1986년 클리브 몰러가 처음 사용한 용어로, 여러 처리 장치가 독립적으로 작업을 수행할 수 있는 문제들을 포함한다. 몬테카를로 방법, 컴퓨터 그래픽스 렌더링, 암호학의 무차별 대입 공격 등이 예시이며, R 프로그래밍 언어의 SNOW 패키지 등을 통해 구현될 수 있다.

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처치 곤란 병렬
개요
정의'처치 곤란 병렬(Embarrassingly parallel)은 계산 문제를 독립적인 부분으로 나눌 수 있어서 동시에 실행할 수 있는 경우를 말한다.'
특징부분 간 통신이나 의존성이 거의 또는 전혀 없음
병렬화 구현이 간단
높은 효율성을 달성 가능
예시
브루트 포스 공격'키 공간을 여러 프로세서에 분할하여 암호 해독 시도'
렌더링'컴퓨터 그래픽에서 각 프레임을 독립적으로 렌더링'
몬테카를로 시뮬레이션'각 시뮬레이션 실행은 독립적'
이미지 처리'각 이미지를 독립적으로 처리'
유전자 알고리즘'각 개체를 독립적으로 평가'
대규모 데이터베이스 검색'데이터베이스의 여러 부분을 동시에 검색'
SETI@home'데이터 분석 작업을 분산 처리'

2. 어원

"처치 곤란"이라는 용어는 "처치 곤란하게 쉬운" 병렬화 문제를 가리키는 데 사용된다.[4] 이 용어는 개발자나 컴파일러 입장에서 보면 문제를 쉽게 해결할 수 있다는 의미를 내포하고 있다. "근본적인 계산 복잡성으로 인해 해결되지 않은 중요한 문제들이 많기 때문에, 다항식 호모토피 연속 방법의 병렬 구현을 개발하지 않는 것은 처치 곤란한 일일 것이다."[5] 이 용어는 MATLAB 개발자인 클리브 몰러가 1986년에 출판한 멀티프로세서 관련 서적에서 처음 등장했으며, 그는 이 용어를 직접 만들었다고 주장한다.[6][7]

"만족스러운 병렬"이라는 용어도 사용되는데, 이는 "처치 곤란"이라는 부정적인 뉘앙스를 피하고 문제의 병렬화 가능성에 대한 긍정적인 측면을 강조하기 위한 것으로 보인다. "물론, 이러한 프로그램에 대해 전혀 처치 곤란한 점은 없다."[8]

3. 예시


  • 몬테카를로 방법[9]
  • [http://www.mysqlperformanceblog.com/2011/05/14/distributed-set-processing-with-shard-query/ 분산 집합 처리]를 사용한 분산 관계형 데이터베이스 쿼리.
  • 수치 적분[10]
  • 사진 갤러리 크기 조정 및 변환과 같이 유사한 특성의 관련 없는 파일의 일괄 처리.
  • 각 점이 독립적으로 계산되는 만델브로 집합, 펄린 노이즈 및 유사한 이미지.
  • 컴퓨터 그래픽스의 렌더링. 컴퓨터 애니메이션에서 각 프레임 또는 픽셀은 독립적으로 렌더링될 수 있습니다 (병렬 렌더링 참조).
  • 암호학의 일부 무차별 대입 공격[11]. 주목할만한 실제 예로는 distributed.net과 암호화폐에 사용되는 작업 증명 시스템이 있습니다.
  • 분할된 데이터베이스를 사용한 생물 정보학의 BLAST 검색.[12]
  • 수천 개의 임의로 획득한 얼굴 (예: 폐쇄 회로 텔레비전을 통한 보안 또는 감시 비디오)을 이와 유사한 수의 이전에 저장된 얼굴 (예: ''수배자 명부'' 또는 유사한 관찰 목록)과 비교하는 대규모 얼굴 인식 시스템[13]
  • 많은 독립적인 시나리오를 비교하는 컴퓨터 시뮬레이션.
  • 유전자 알고리즘[14]
  • 앙상블 계산 of 수치 일기 예보.
  • 입자 물리학에서 사건 시뮬레이션 및 재구성.
  • 마칭 스퀘어 알고리즘.
  • 이차 체 및 수론 체의 체질 단계.
  • 랜덤 포레스트 머신 러닝 기술의 트리 성장 단계.
  • 각 고조파가 독립적으로 계산되는 이산 푸리에 변환.
  • GPU에서 실행되는 컨볼루션 신경망.
  • 제약 프로그래밍의 병렬 검색[15]

4. 구현

R (프로그래밍 언어)의 SNOW (Simple Network of Workstations) 패키지는 워크스테이션 또는 비어울프 클러스터 집합을 사용하여 처치 곤란 병렬 계산을 수행하는 간단한 메커니즘을 구현한다.[16] 이와 유사한 R 패키지로는 "future", "parallel" 등이 있다.

참조

[1] 서적 The Art of Multiprocessor Programming, Revised Reprint https://books.google[...] Elsevier 2016-02-28
[2] 서적 Designing and Building Parallel Programs http://www.mcs.anl.g[...] Addison–Wesley
[3] 서적 Practical Parallel Rendering https://books.google[...] CRC Press 2011-03-21
[4] 서적 The Art of R Programming: A Tour of Statistical Software Design No Starch 2011
[5] 서적 Mathematical Software - ICMS 2006
[6] 서적 Hypercube Multiprocessors Society for Industrial and Applied Mathematics, Philadelphia
[7] 웹사이트 The Intel hypercube part 2 reposted on Cleve's Corner blog on The MathWorks website http://blogs.mathwor[...]
[8] 서적 Parallel MATLAB for Multicore and Multinode Computers SIAM 2009
[9] 서적 Handbook of Parallel Computing and Statistics https://books.google[...] CRC Press 2005-12-21
[10] 서적 Applied Parallel Computing https://books.google[...] World Scientific
[11] 간행물 The scrypt Password-Based Key Derivation Function https://tools.ietf.o[...] 2016-12-12
[12] 논문 Parallel BLAST on split databases. 2003-09-22
[13] 웹사이트 How we made our face recognizer 25 times faster http://lbrandy.com/b[...]
[14] 서적 Massively Parallel Evolutionary Computation on GPGPUs https://books.google[...] Springer Science & Business Media 2013-12-05
[15] 서적 Handbook of Parallel Constraint Reasoning https://books.google[...] Springer 2018-04-05
[16] 웹사이트 Simple Network of Workstations (SNOW) package http://www.stat.uiow[...]
[17] 웹사이트 Designing and Building Parallel Programs, by Ian Foster. Addison-Wesley (ISBN 978-0-201-57594-1), 1995. http://www-unix.mcs.[...]


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