분산 메모리 시스템에서 압력방정식의 해법을 위한 MPI와 Hybrid 병렬 기법의 비교

전병진(Byoung Jin Jeon),최형권(Hyoung Gwon Choi) 대한기계학회 2015 大韓機械學會論文集B Vol.39 No.2

본 연구에서는 분산 메모리시스템에서의 압력 방정식의 병렬해법을 위하여 MPI(Message Passing Interface)와 하이브리드 병렬기법을 사용하였다. 두 모델은 영역분할 기법을 활용하며, 하이브리드 기법은 성능이 양호한 두 가지 영역분할에 대해 수행하였다. 두 병렬기법의 성능을 비교하기 위해서 다양한 문제 크기에 대해 최대 96개의 쓰레드를 사용하여 속도향상을 측정하였다. 병렬 성능은 캐쉬 메모리에 따른 문제의 크기 및 MPI 통신, OpenMP 지시어의 부하에 대해 영향을 받음을 확인하였다. 문제의 크기 가 작은 경우에는 쓰레드가 증가할수록 MPI 통신 및 OpenMP 지시어 부하에 대한 비율이 상대적으로 크기 때문에 병렬 성능이 좋지 않으며, MPI 통신 부하보다는 OpenMP 지시어 부하가 상대적으로 크므로 MPI 병렬 기법의 병렬 성능이 더 우수하다. 문제의 크기가 큰 경우에는 캐쉬 메모리의 활용도가 높고 MPI 통신 및 OpenMP 지시어 부하에 대한 비율이 낮아 병렬 성능이 좋으며, OpenMP 지시어보다 MPI 통신에 의한 부하가 더 지배적이어서 하이브리드 병렬 성능이 MPI 병렬 성능보다 더 양호하다. The message passing interface (MPI) and hybrid programming models for the parallel computation of a pressure equation were compared in a distributed memory system. Both models were based on domain decomposition, and two numbers of the sub-domain were selected by considering the efficiency of the hybrid model. The parallel performances for various problem sizes were measured using up to 96 threads. It was found that in addition to the cache-memory size, the overhead of the MPI communication/OpenMP directives affected the parallel performance. For small problems, the parallel performance was low because the percentage of the overhead of the MPI communication/OpenMP directives increased as the number of threads increased, and MPI was better than the hybrid model because it had a smaller communication overhead. For large problems, the parallel performance was high because, in addition to the cache effect, the percentage of the communication overhead was relatively low compared to that for small problems, and the hybrid model was better than MPI because the communication overhead of MPI was more dominant than that of the OpenMP directives in the hybrid model.

다물체 페리다이나믹 해석을 위한 MPI-OpenMP 혼합 병렬화

이승우,하윤도 한국전산구조공학회 2020 한국전산구조공학회논문집 Vol.33 No.3

본 연구에서는 다물체 페리다이나믹 해석 코드의 MPI-OpenMP 혼합 병렬화를 수행하였다. 페리다이나믹 해석 모델은 복잡한 동적 파괴 거동 및 불연속 특성을 모사하는데 적합하지만, 비국부 영역을 통한 절점 간 상호작용을 계산하기 때문에 유한요소 모델에 비해 계산 시간이 많이 소요된다. 또한 다중적층구조물의 다물체 페리다이나믹 해석에서 추가된 비국부 접촉 모델과 가상 층간 결합 모델을 통한 여러 물체 간 상호작용으로 계산 부담이 증가한다. 더불어 고속 충돌 파괴와 같은 복잡한 동적 파괴 거동 해석을 위해 세밀한 절점 간격과 작은 시간 간격이 요구되기 때문에 코드 최적화와 병렬화를 통한 고성능 해석 코드 개발이 필수적이다. 해석 코드는 Intel Fortran MPI compiler와 OpenMP를 사용하여 개발되었으며, 한국과학기술정보원(KISTI)의 슈퍼컴퓨팅센터 누리온(Nurion)으로 실행되었다. 다물체 해석 코드를 최적화하기 위한 핵심 요소들을 분석하고, 모델 의존성 발생 서브루틴 분석 및 프로세스 통신 데이터 분별을 통해 MPI-OpenMP 혼합 병렬 처리 구조를 적용하였다. 다물체 충돌 파괴 현상 시뮬레이션을 통해 개발된 병렬 처리 코드의 성능을 확인하였다. In this study, we develop MPI-OpenMP hybrid parallelization for multibody peridynamic simulations. Peridynamics is suitable for analyzing complicated dynamic fractures and various discontinuities. However, compared with a conventional finite element method, nonlocal interactions in peridynamics cost more time and memory. In multibody peridynamic analysis, the costs increase due to the additional interactions that occur when computing the nonlocal contact and ghost interlayer models between adjacent bodies. The costs become excessive when further refinement and smaller time steps are required in cases of high-velocity impact fracturing or similar instances. Thus, high computational efficiency and performance can be achieved by parallelization and optimization of multibody peridynamic simulations. The analytical code is developed using an Intel Fortran MPI compiler and OpenMP in NURION of the KISTI HPC center and parallelized through MPI-OpenMP hybrid parallelization. Further parallelization is conducted by hybridizing with OpenMP threads in each MPI process. We also try to minimize communication operations by model-based decomposition of MPI processes. The numerical results for the impact fracturing of multiple bodies show that the computing performance improves significantly with MPI-OpenMP hybrid parallelization.

환경행정 서비스의 상대적 효율성 및 생산성 분석: 16개 광역시도의 생활폐기물 관리를 중심으로

정재명(Jung, Jae-myung) 한국지방정부학회 2019 지방정부연구 Vol.23 No.2

본 연구에서는 16개 광역시도의 환경행정 서비스(생활폐기물 관리)에 대한 효율성을 DEA 모형과 초효율성(Super-Efficiency Measures: SEM)기법을 활용하여 2017년 단년도의 효율성을 측정하였으며, 2008년부터 2017년까지의 MPI 변화율 분석을 실시하였다. 그 결과, CCR모형의 기술효율성 전체평균은 78.2%로 나타났으며 16개 광역시도 중 6개의 지자체가 효율적인 것으로 분석되었으며, 10개 지자체가 비효율적인 것으로 조사되었다. SEM분석에서는 서울시의 효율성이 월등히 높게 나타났다. 전체적인 규모효율성은 상당히 낮게 나타났으며, 전체적인 비효율성의 주요 원인은 규모효율성에 기인하는 것으로 나타났다. MPI 변화율에서는 연평균 3.16%정도의 생산성 감소가 일어났으며, MPI 감소의 주요 원인은 순기술효율성의 감소에 있었다. MPI는 부산, 서울, 인천, 전남, 전북 등 5개 광역시도에서 증가가 있었다. 효율성이 평균이상이면서 시간의 변화에 따라 MPI가 증가한 곳은 서울시 한 곳 뿐이었으며, 비효율성을 개선시킬 수 있는 방법은 쓰레기 처리 서비스의 규모를 증대시키는 것으로 나타났다. his research aims to measure the efficiency and the productivity on garbage disposal service in 16 metropolitan governments, using Super-Efficiency Measures(SEM) and Malmquist Productivity Index(MPI). The study shows that the average efficiency score of the 16 metropolitan governments were 0.782; and the most efficient governments among them were Seoul and Gwang-ju. This result presents that the main reason to cause their inefficiency was Scale Efficiency; and as to Malmquist Productivity Index, their average MPI was 0.9684 during the period 2008-2017 year and their inefficiency was mainly caused by Pure Technical Efficiency. The metropolitan government increased in both efficiency and MPI was only 1 metropolitan government(Seoul-city), whereas those decreased in both indexes were 6 governments. This implies that as to the abovementioned 6 governments, the approach to improve both the efficiency and MPI is to increase the size of the garbage disposal service.

거리함수를 이용한 지역별 새마을금고생산성 변화 연구

김병철 ( Byung Chul Kim ) 한국금융공학회 2011 금융공학연구 Vol.10 No.3

본 연구는 지역밀착형 소규모 금융기관인 새마을금고를 대상으로 2002~2009년까지 13개 지역별로 구분한 후 거리함수를 이용한 Malmquist 생산성지수 모형을 이용하여 생산성 변화 정도를 분석하고, 분석결과에 근거하여 생산성 변화의 향상을 위한 정책적 시사점을 제시 하였다. 분석결과 13개 지역별 새마을금고의 평균 생산성 변화를 살펴보면 평균 MPI 변화는 1.092로 향상되었음을 알 수 있었고, MPI 변화를 세분하여 살펴보면 기술변화가 1.101, 기술효율성변화가 0.992로 결국 MPI 변화의 향상은 기술변화에 의한 것으로 나타났다. 그리고 기술효율성변화의 퇴보원인을 세분 하여 살펴보면 순수기술효율성변화는 평균 1.003으로 향상된 것으로 나타났으나 규모효율성변화는 0.989로 나타나 기술효율성변화의 감소는 규모효율성변화의 감소에 기인 한 것으로 적정규모에 대한 검토가 있어야 할 것으로 보인다. 따라서 적정 금고 수 초과. 과다인력, 불필요한 고정자산 증대, 금융 전문가 부족, 불필요한 업무 프로세서의 증가, 조직의 슬림화 부족 등이 원인으로 생각되며 이에 대한 검토가 필요하다 하겠다. 지역별로 보면 분석기간 동안 MPI가 가장 크게 향상된 지역은 전북지역으로 나타났고, 모든 생산성변화 요소가 향상된 지역들은 광주·전남, 대전·충남, 울산·경남, 경기, 경북 지역들로 나타났다. 2002~2009년도 분석기간 동안 평균 총자산 약 4조원 기준으로 그 이상 지역인 대규모 지역과 그 이하 지역인 중·소규모 지역으로 구분하여 평균 생산성 변화의 차이가 있는지 Mann-Whitney 검증으로 살펴본 결과 평균 총자산 약 4조원 이상 대규모 지역별 새마을금고의 MPI와 그 이하 지역인 중·소규모 지역들의 MPI 사이에는 대체로 평균 생산성 변화의 차이가 없는 것으로 나타났다. 지역별 새마을금고의 생산성 증대를 위해서는 분석결과에 근거하여 규모효율성변화의 향상이 필요하다 하겠다. 규모효율성변화의 향상을 위한 시사점으로 첫째, 규모의 적정화, 둘째, 업무 프로세스의 간소화, 셋째, 금융 전문가 육성, 넷째, 조직의 슬림화, 다섯째, 보다 더 지역밀착형 영업력 구사 등 다섯까지를 제시 하였다. This study is to analysis the productivity change of region community credit cooperative using distance function. we use MPI model to measure productivity change and data on 13 region community credit cooperative from 2002 to 2009. The empirical results are summarized as follow: First, MPI was yearly improved by 1.092 because of technical change improvement. Second, Technical change showed 1.101, technical efficiency change showed 0.992 and it revealed that the cause for technical efficiency change decrease was due to scale efficiency change decrease rather than pure technical efficiency change decrease. Third, According to the size, based on the total assets 4 trillion won, MPI makes no a clear difference that between the large region community credit cooperative and small-to-mid sized region community credit cooperative. Fourth, A scheme of scale efficiency change growth is firstly, appropriateness of scale, secondly, simplification of operation process, thirdly, upbringing of financial specialist, forthly, simplification of organization, fifthly, adhere closely business.

세계 주요 천연가스업체의 효율성 및 생산성 분석

김기현(Ki-Hyun Kim),황승준(Seung-June Hwang),이진표(Jinpyo Lee) 대한경영학회 2018 大韓經營學會誌 Vol.31 No.2

기초의회 의정활동에 관한 정태적 및 동태적 효율성 연구

정재명(鄭載明),정윤석(鄭允晳) 한국지방정부학회 2018 지방정부연구 Vol.22 No.2

서울시 25개 구의회들의 의정활동에 대해 정태적 및 동태적 효율성을 초효율성모형(SEM)과 Malmquist Productivity Indice(MPI) 변화율을 활용하여 측정하였다. 먼저, SEM 분석을 통한 상대적 효율성 평균은 0.8684였으며, 비효율성의 주원인은 규모효율성에 기인한 것으로 분석되었다. 그리고 SEM 분석에서 가장 효율성이 높게 나타난 의회는 강동구와 금천구의회 등이었다. 또한, MPI 분석에서는 2008년부터 2014년까지의 MPI 변화율이 0.99에 이르러 실질적인 변화가 거의 없는 것으로 나타났다. 셋째, 효율성과 MPI의 연계분석에서는 은평구의회가 유일하게 효율성과 MPI에서 모두 높은 것으로 나타났으며, 양지수 모두에서 하향으로 나타난 곳은 관악, 구로, 동작, 마포, 서대문, 송파구의회 등 6곳 이었다. 효율성 및 생산성 개선방안으로는 의회예산을 과시용으로 사용하기 보다는 의정활동과 본질적으로 연계된 방향에서 집행함으로써 생산성을 높여 규모의 비효율성을 상쇄하는 방향으로의 노력이 필요하며, 질의질문건수를 늘릴 수 있는 기술적, 제도적 노력을 기울여야 하는 것으로 분석되었다. This research aims to measure the efficiency of the year 2014 and the productivity during 2008-2015 on parliamentary activities in 25 local councils of Seoul, using Super Efficiency Model(SEM) to measure efficiency and Malmquist Productivity Index(MPI) for productivity. The study shows that the 25 local councils in Seoul have the average efficiency score of 0.8684; and the most efficient local councils among them were Gangdong-gu and Geumcheon-gu councils. According to this research, the average MPI of the 25 local councils was almost 1 during the period 2008-2014 year. Third, the local council increased in both efficiency and MPI was Eunpyeong-gu, whereas those decreased in both indexes were Gwanak, Guro, Dongjak, Mapo, Seodaemun, Songpa-gu. This implies that as to the abovementioned 6 local councils, the approach to improve both efficiency and MPI is to decrease the size of the councils, or increase their outputs through the efficient execution of the council budget.

표준 모드를 지원하는 5Q MPI 하드웨어 유닛 설계

박재원(Jae Won Park),정원영(Won Young Chung),이승우(Seung Woo Lee),이용석(Yong Surk Lee) 한국통신학회 2012 韓國通信學會論文誌 Vol.37 No.1B

최근 모바일 장치의 사용의 증가와 복잡한 응용 프로그램의 사용이 증가하면서 MPSoC의 사용이 증가하고 있다. 이러한 MPSoC의 성능을 향상시키기 위해 프로세서의 수가 늘어나고 있는 추세이다. 다수의 프로세서 구조에서 장점이 있는 분산 메모리 구조의 효율적인 데이터 전달하기 위해서 표준 MPI를 이용한다. 표준 MPI는 소프트웨어로 제공되지만, 하드웨어로 구현하면 보다 높은 성능을 얻을 수 있다. 하드웨어로 구현된 MPI의 메시지 전송 방식으로 기존의 동기 방식(Synchronous Mode), 준비 방식(Ready Mode), 버퍼 방식(Buffered Mode)과 이 방식들을 혼합한 형태인 표준 방식(Standard Mode)가 있다. 본 논문에는 기존의 MPI 하드웨어 유닛에서 사용되던 구조에 작은 크기의 데이터를 선별하여 버퍼 방식으로 전송함으로써 전송율을 극대화 하였다. 기존의 구조에서 사용된 3개의 큐(Queue)는 그대로 같은 기능을 하고, 본 논문에서 추가된 2개의 큐(작은 준비 큐와 작은 요청 큐)을 추가하여 임계점보다 작은 크기의 데이터에 대한 처리와 저장을 담당하도록 하여 성능을 향상하였다. 제안된 구조에서 임계점을 32byte로 제한하였을 때 임계점 이하의 데이터에서 20%의 성능 개선 효과를 볼 수 있었다. The use of MPSoC has been increasing because of a rise of use of mobile devices and complex applications. For improving the performance of MPSoC, number of processor has been increasing. Standard MPI is used for efficiently sending data in distributed memory architecture that has advantage in multi processor. Standard In this paper, we propose a scalable distributed memory system with a low cost hardware message passing interface(MPI). The proposed architecture improves transfer rate with buffered send for small size packet. Three queues, Ready Queue, Request Queue, and Reservation Queue, work as previous architecture, and two queues, Small Ready Queue and Small Request Queue, are added to send small size packet. When the critical point is set 8 bytes, the proposed architecture takes more than 2 times the performance improvement in the data that below the critical point.

단일기간 Malmquist 생산성과 다기간 효율성에 따른 생산성과의 비교연구

김병철 한국자료분석학회 2010 Journal of the Korean Data Analysis Society Vol.12 No.3

기존 대부분 연구들이 DEA 모형을 이용하여 단일 기간 공간차원 상대적 효율성 측정하여 비교하고 있으나 본 연구는 2002년부터 2007년 6년간 국내 종합 손해보험회사를 대상으로 단일 기간 공간차원 상대적 효율성을 다기간 시간차원 상대적 효율성으로 측정하여 공간차원에서 시간차원으로 확장하여 비교하여 보았으며, 다기간 효율성 변화에 따른 생산성 변화와 MPI에 의한 생산성 변화와의 유사성 여부를 비교하기 위해 비모수적 방법인 스피어만 상관분석을 해보았다. 분석결과 단일 기간 상대적 효율성 측정 결과 공간차원으로는 효율적으로 나타난 DMU들도 다기간으로 시간을 확장하여 분석하면 시간차원 효율성이 떨어지는 경우가 나타나 단일 기간 공간차원으로는 효율적이더라도 시간차원으로 확장시 효율성을 개선할 여지가 많음을 알 수 있었다. 그리고 다기간으로 효율성을 측정한 후 기간 간 효율성 변화에 의한 생산성 변화와 MPI에 의한 생산성 변화를 비교해본 결과 유의미한 결과를 도출하였다. This study is to compare MPI model with multi-period efficiency measurement on the non-life insurance industry. we use DEA-CCR model and MPI model to measure efficiency change and productivity change and data on 10 non-life insurance industry from 2002 to 2007. The empirical results are summarized as follow: First, the efficienncy measurement can be performed for the multi-period. we can find that single period efficiency is existed the new improvement of efficiency. Second, to understand the difference of MPI productivity change and multi-period efficiency change, the Spearman ranking of correlation coefficient are executed. Both MPI productivity change and multi-period efficiency change have significant correlation with each other. In conclusion, the contribution of this paper is to extend the application range of the DEA model from a single period efficiency measurement to multi-period efficiency measurement.

산업단지 쇠퇴와 이에 따른 생산성 변화 분석 - 대구성서산업단지를 중심으로 -

전경구 대한부동산학회 2018 大韓不動産學會誌 Vol.36 No.1

This study analyzes the declining processes and productivity changes with Malmquist productivity index of dilapidated industrial estates focusing on the Seongseo industrial estate in Daegu City. This paper suggests that the deteriorated industrial estates are characterized by the increase in the density of the firms since new small scale firms enter into the estates while large ones exit from them. This paper suggests the declining of the industrial estate may indicate the path dependent process. This paper examines the productivity changes of the deteriorating estates with MPI. It is suggested that the absolute average productivity of the declining estates tends to be lower as the estates get older. However, MPI of the old estates tends to indicates the steady state while that of the young estates shows the declining trends, indicating path dependent characteristics. The paper decomposes the MPI with the efficiency change index and technical change index. It is suggested that the decrease in the MPI is due to the low level of efficiency index in the early stage of 2010s while the declining of the MPI results from the low level of technical change index. Also, this paper argues that the efficiency change effect originates form the scale efficiency index rather than the pure efficiency effects. Based on the findings, this paper discusses some policy implications for regeneration of the declining industrial estates that emphasize the technological innovation of the existing firms and careful considerations of development of new industrial estates. 본 연구는 대구의 성서산업단지를 중심으로 산업단지의 쇠퇴과정을 분석하고, 자료포락분석법(DEA)의 일종인 Malmquist 생산성지수(MPI)를 이용하여 쇠퇴산업단지의 생산성 변화를 분석하며 이를 토대로 바람직한 재생 정책과제를 모색하는 것을 목적으로 하고 있다. 분석결과 성서산업단지의 쇠퇴는 시간이 경과함에 따라 비교적 규모가 큰 기업이 퇴장하고 상대적으로 규모가 작은 기업들이 입지함에 따라 소규모의 영세업체가 많이 증가하고 임대공장도 증가함으로써 단지의 밀도가 높아지는 특성이 있는 것으로 나타났다. 그리고 최근에 조성된 단지도 그 전에 조성되어 쇠퇴하고 있는 단지와 유사한 경로를 그대로 따르는 경향이 있어 산업단지의 쇠퇴과정이 경로의존적인 특성을 보이는 것으로 나타났다. 그러나 쇠퇴산업단지는 새로운 기업의 창업보육기능을 제공하고 클러스터를 구축할 수 있는 여건을 제공하는 긍정적인 효과도 있는 것으로 나타났다. 본 연구는 성서산업단지의 구조변화와 쇠퇴에 따른 생산성의 변화를 효율 프론티어(frontier)를 기준으로 측정하는Malmquist 생산성지수(MPI)를 이용하여 분석한 결과 산업단지가 쇠퇴하면 생산성도 일정 수준까지 하락하는데 늦게 조성된 단지일수록 생산성의 하락 시기도 늦어지는 경로의존적인 경향을 보이는 것을 밝혔다. 생산성의 변화 요인과 관련하여 2010년대 전반기에는 기술효율성이 기술변화에 비하여 상대적으로 낮은 것이 생산성 저하의 중요한 원인이고 2010년대 중반기부터는 기술효율성보다 기술변화의 수준이 낮은 것이 생산성 저하의 중요한 원인임을 밝혔다. 그리고 기술효율성의 경우 순수 기술효율성보다는 규모효율성이 생산성의 변화에 영향을 미치는 중요한 요인임을 밝혔다. 본 연구는 산업단지의 쇠퇴를 극복하기 위한 정책과제로서 입주기업들의 혁신성을 제고하고 혁신기술을 보유한 기업의 유출을 방지하는 한편 혁신기업의 유치를 추진할 필요가 있다는 것을 제시하였다. 그리고 기존 단지의 생산성을 향상시키는 각종 정책을 추진하는 한편 기존 단지의 쇠퇴를 촉진하는 신규 산업단지의 신중한 개발이 필요하다는 것을 제시하였다.

MPI를 활용한 국적 외항 컨테이너 선사의 생산성 변화 분석 연구

신성섭,김치열,하민호 한국항해항만학회 2022 한국항해항만학회지 Vol.46 No.6

This study analyzed the changes in the operational productivity of fourteen Korean container lines from 2019 to 2021 using MPI(Malmquist Productivity Index). The results indicated that the operational productivity of the shipping companies has increased by 38.4% annually, representing the TCI (Technical Change Index) increasing by 58.3% and the TECI (Technical Efficiency Change Index) decreasing by 12.6%. The increase in the operational productivity of the container shipping lines was mainly attributed to the high rise in ocean freight rates rather than an increase in fleet size or ship technical efficiency. However, the deep-sea shipping lines (i.e. HMM and SM lines) experienced increases in both the TCI and TECI, which was not the case for other shipping lines(i.e. Intra-Asian short-sea shipping lines). The intra-Asian short-sea shipping lines enhance their productivity due to the TCI but failed to appreciate the cost savings of the increased fleet effects due to the low SECI(Scale Efficiency Change Index) values. 본연구는 2019∼2021년 14개 국적 외항 컨테이너 선사의 생산성 변화를 MPI(Malmquist Productivity Index)를 통해 분석하였다. 분석 기간 14개 선사의 MPI는 연평균 38.4% 증가한 것으로 분석되었다. MPI 변화 원인을 살펴보면, TCI(Technical Change Index)는 연평균 58.3% 증가하였으나 TECI(Technical Efficiency Change Index)는 연평균 12.6% 감소한 것으로 나타났다. 이는 선박의 효율성 또는 선대 규모 확대 효과보다는 운임상승에 의한 생산성 향상이 주원인임을 의미한다. 원양 해운선사인 HMM과 SM상선은 타 선사(아시아 역내 선사)와 달리 TECI와 TCI가 모두 생산성 향상에 긍정적인 영향을 미친 것으로 나타났다. 반면, 아시아 역내 선사의 경우 TCI(i.e. 운임상승) 값의 증가에 의한 생산성 향상이며, TECI값 중 SECI(Scale Effieicency Change Index) 값이 낮아 이들 선사는 선대 규모(규모의 경제) 변경에 따른 비용 절감 효과를 거의 누리지 못한 것으로 분석되었다.