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본 연구에서는 대용량 위성영상의 무감독분류를 위해 k-means clustering 알고리즘의 병렬처리 코드를 개발하여 PC-cluster에서 구현하였다. 이를 위해 OpenMP (Open Multi-Processing)를 기반으로 CPU (Central Processing Unit)의 다중코어를 이용하는 intra-node 코드와 message passing interface를 기반으로 PC-cluster를 이용하는 inter-nodes 코드, 그리고 이 둘을 병용하는 hybrid 코드를 구현하였다. 본 연구에 사용한 PC-cluster는 한 대의 마스터 노드와 여덟 대의 슬래이브 노드로 구성되어 있고 각 노드에는 여덟 개의 다중코어가 장착되어 있다. PC-cluster에는 Microsoft Windows와 Canonical Ubuntu의 두 가지 운영체제를 설치하여 병렬처리 성능을 비교하였다. 실험에 사용한 자료는 두 가지 다중분광 위성영상으로서 중용량인 LANDSAT 8 OLI (Operational Land Imager) 영상과 대용량인 Sentinel 2A 영상이다. 병렬처리의 성능을 평가하기 위하여 speedup과 efficiency를 측정한 결과 전반적으로 speedup은 N/2 이상, efficiency는 0.5 이상으로 나타났다. Microsoft Windows와 Canonical Ubuntu를 비교한 결과 Ubuntu가 2-3배의 빠른 결과를 나타내었다. 순차처리와 병렬처리 결과가 일치하는지 확인하기 위해 각 클래스의 밴드별 중심값과 분류된 화소의 수를 비교하고 결과 영상간 화소대 화소 비교도 수행하였다. Intra-node 코드를 구현할 때에는 OpenMP에 의한 false sharing이 발생하지 않도록 주의해야 하고, PC-cluster에서 대용량 위성영상을 처리하기 위해서는 파일 I/O에 의한 성능저하를 줄일 수 있도록 코드 및 하드웨어를 설계해야 함을 알 수 있었다. 또한 PC-cluster에 설치된 운영체제에 따라서도 성능 차이가 발생함을 알 수 있었다.
목차
Abstract
초록
1. 서론
2. 본론
3. 적용 및 평가
4. 결론
References
참고문헌 (15)
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Argonne National Laboratory (2012), The message passing interface (MPI) standard, Argonne National Laboratory, https://www.mcs.anl.gov/research/projects/mpi/ (last date accessed: 30 August 2019).
Eager, D.L., Zahorjan, J., and Lazowska, E.D. (1989), Speedup versus efficiency in parallel systems, IEEE Transactions on Computers, Vol. 38, No. 3, pp. 408-423.
Fredj, H.B., Ltaif, M., Ammar, A., and Souani, C. (2017), Parallel implementation of Sobel filter using CUDA, 2017 International Conference on Control, Automation and Diagnosis (ICCAD), 19-21 January, Hammamet, Tunisia, pp. 209-212.
Gonzalez, C., Resano, J., Mozos, D., Plaza, A., and Valencia, D. (2010), FPGA implementation of the pixel purity index algorithm for remotely sensed hyperspectral image analysis, EURASIP Journal on Advances in Signal Processing 2010, Vol. 2010:969806.
Gustafson, J.L. (2011), Amdahl’s Law, In: Padua, D. (eds.), Encyclopedia of Parallel Computing, Springer, Boston, MA, USA, pp. 53-60.
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Gonzalez, C., Resano, J., Mozos, D., Plaza, A., and Valencia, D. (2010), FPGA implementation of the pixel purity index algorithm for remotely sensed hyperspectral image analysis, EURASIP Journal on Advances in Signal Processing 2010, Vol. 2010:969806.
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