Earticle

Large volumes of short reads of genomic data are generated by high-throughput sequencing instruments. The FASTQ format is widely accepted as the input format of genomic reads and has presented challenges in data storage, management, and transfer. The performance of this type of serial algorithms such as G-SQZ and DSRC is limited by the single processor and the memory in a single computer. Utilizing data parallelism, the circular dual queues of buffers, memory mapping integrated with superblocks, pipeline parallelism with multi threads, and so on, we present the parallel compression and decompression methods for DNA sequence reads in FASTQ format based on the parallel computer architectures of the cluster and the SMP. Experimental results for the parallel DSRC algorithm clearly show the efficiency of using the powerful computing resources from multi computing nodes and multi cores of each node. The speedups vary from 46 to 62 for parallel compression and vary from 40 to 58 for parallel decompression by using 10 nodes of the cluster in Tianhe-1A super computer. Test results on the SMP machine are also pleasant. The methods could be applied to any serial compressing algorithms of DNA sequence reads in FASTQ format only if they have the traits of index and superblocks.

This paper reports a method to evaluate the residual strength of insect-damaged radiata pine lumber, such as the screw withdrawal strength as a semi-destructive method and a compression parallel to the grain test to assess the density changes after exposure to outdoor conditions. The screw withdrawal strength test was used as a semi-destructive method to estimate the residual density of decayed lumber. A compression parallel to the grain test was applied to evaluate the residual density. Three variables, such as the screw withdrawal strength, compression parallel to the grain, and residual density, were analyzed statistically to evaluate their relationships. The relationship between the residual density and screw withdrawal strength showed a good correlation, in which the screw withdrawal strength decreased with decreasing density. The other relationship between the residual density and compression parallel to the grain was also positively correlated; the compression parallel to the grain strength decreased with decreasing density. Finally, the correlation between the three variables was statistically significant, and the mutual correlation coefficients showed a strong correlation between the three variables. Hence, these variables are closely correlated. The test results showed that the screw withdrawal strength could be used as a semi-destructive method for an in situ estimation of an existing wood structure. Moreover, the method might approximate the residual density and compression parallel to the grain if supplemented with additional data.

본 논문은 3가지 상태의 전이 그래프를 이용해서, 병렬 컴퓨터인 MasPar에 적합한 한글에 대한 효율적인 부호화를 제시하고자 한다. 본 논문에서 제시한 PHDCM(Parallel Hangul Dynamic Coding Method)의 방법을 이용한 경우에 한글 한음절당 약 3.5비트이상의 축약이 가능함을 보였다. 그리고 기존의 방법과 비교해 볼때 1비트이상의 축약이 가능함도 보였다. 또한 약 천만자의 한글을 이용해서, 병렬 컴퓨터인 MasPar에 프로세서 64개를 이용하여 실제 실행을시켰을때의 가속도 (Speedup)은 49.314임을 보였다.

This paper describes an efficient coding method for Korean characters using a three-state transition graph. To our knowledge, this is the first achievement of its kind. This new method, called the Paralle Hangul Dynamic Coding Method(PHDCM), compresses about 3.5 bits per a Korean character, which is more than 1 bit shorter than the conventional codes introduced thus far to achieve extensive code compression. When we ran the method on a MasPar machine, which is on SIMD SM (EFEW-PRAM)., it achieved a 49.314-fold speedup with 64 processors having 10 million Korean characters.

X-Match 알고리즘은 비교적 간단하여 하드웨어로 구현하는 데에 적합한 무손실 압축 알고리즘이다. X-Match 알고리즘은 사이클 당 32비트의 압축이 가능하므로 고속 압축에 적합하다. 그렇지만 버스 폭이 증가됨에 따라서 이에 맞추어서 압축 단위를 증가시킬 필요가 있게 되었다. 본 논문에서는 X-Match 알고리즘을 병렬로 수행하여 압축 속도를 2배 향상시키고 X-Match 알고리즘 거의 비슷한 압축률을 제공하는 협동 병렬 X-Match 알고리즘, 즉 X-MatchCP 알고리즘을 제안한다. 기존의 병렬 X-Match 알고리즘이 X-Match 알고리즘을 병렬로 수행할 매에 각자의 사전을 검색하는 데 비해서 X-MatchCP 알고리즘에서는 X-Match 알고리즘이 병렬로 수행되지만 전체 사전을 검색하여 매칭빈도를 높이도록 하였고 run-length 부호화도 두 워드에 대해서 한꺼번에 하는 방식으로 서로 협동하면서 동작한다 메모리 데이타와 파일 자료를 사용한 시뮬레이션 결과 X-MatchCP 알고리즘은 같은 사전 크기의 X-Match 알고리즘과 거의 비슷한 압축률을 보였다. 그리고 X-MatchCP 알고리즘의 하드웨어 구현을 위한 전체적인 구조 설계를 Verilog 언어를 사용하여 수행하였다.

X-Match algorithm is a lossless compression algorithm suitable for hardware implementation owing to its simplicity. It can compress 32 bits per clock cycle and is suitable for real time compression. However, as the bus width increases 64-bit, the compression unit also need to increase. This paper proposes the cooperative parallel X-Match (X-MatchCP) algorithm, which improves the compression speed by performing the two X-Match algorithms in parallel. It searches the all dictionary for two words, combines the compression codes of two words generated by parallel X-Match compression and outputs the combined code while the previous parallel X-Match algorithm searches an individual dictionary. The compression ratio in X-MatchCP is almost the same as in X-Match. X-MatchCP algorithm is described and simulated by Verilog hardware description language.

볼륨 렌더링은 물체의 겉면만이 아니라 내부에 있는 모든 3차원 데이터를 이용해서 렌더링 하는 기법이다. 따라서 기존의 폴리곤 렌더링에선 불가능했던 물체 내부에 대한 표현이 가능하기 때문에 과학, 의료 분야 등 물체 전체에 대한 데이터 처리가 필요한 곳에서 많이 쓰이고 있다. 하지만 이러한 볼륨데이터의 크기는 일반적으로 1024$^3$Bytes 이상이기 때문에 기존의 단일 그래픽 가속기로는 메모리 크기나 연산 능력면에서 처리하기에 한계가 있다. 따라서 본 논문에서는 이런 기가급 볼륨데이터를 처리하기 위한 병렬 볼륨 렌더링 구조를 제시하고, 전송된 부분 이미지 합성을 위한 블렌딩 순서를 결정하는 시점 추적 (point-tracking)기법과 네트웍에 의한 성능저하를 최소화 할 수 있는 ‘프레임간 유사성(frame-to-frame coherency)을 이용한 RGBA데이터 압축기법’을 제안한다.

근래 들어 도심지 주변의 교통난 해소를 위한 터널 건설이 증가하고 있으나 기존 노선과의 선형, 주변 구조물과의 간섭, 용지 매입의 제한 및 매입비 증가 등과 같은 제한적인 요인과 터널예정 부지 주변의 민원 및 환경훼손 최소화 등과 같은 환경적인 요인으로 인해 터널 계획시 많은 어려움을 겪고 있다. 이를 해소하고자 터널간의 거리를 좁게하는 근접병설터널의 사례가 증가하고 있으나 이러한 근접병설터널의 경우 터널간 거리를 충분히 확보하고 있는 일반적인 터널에 비해 안정성 측면에서 불리한 점이 많은데, 특히 좁은 필라부의 강도를 증가시키기 위한 다양한 방법을 적용하고 있으나 필라부의 적정한 거동특성을 반영한 필라부 보강공법은 많지 않은 실정이다. 본 논문에서는 필라부의 적정한 거동특성을 반영한 보강공법을 비교, 분석하고 이를 수치해석을 통해 검증하였다.

In recent years, tunnel construction is being increased in order to resolve traffic congestion around urban area, however there are a lot of difficulties due to restrictions such as interference with existing alignment, adjacent structures and cost increase of land acquisition as well as public complaints for negative environmental impacts near the expected tunnel construction site. Therefore, applications of close parallel tunnel have been increasing greatly. But close parallel tunnels cannot guarantee the stability compared with normal parallel tunnel which has enough distance between tunnels. So various methods to strengthen the pillar have been introduced recently, however there is few methods which consider the pillar behaviour in the state of compression. In this paper, the reinforcement methods which reflect the behavior of pillar were reviewed with comparision and analysis by numerical method.