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국방시스템 내에서의 GPU 기반 병렬처리 방법에 대한 연구

A Study of GPU Based Computing Methods on Military Defense Systems

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2020년 중반까지 한국군은 미군 및 나토 표준 선진 전술데이터링크와 한국군 고유의 전술데이터링크들을 통합시켜 네트워크 중심전(NCW: Network Centric Warfare) 환경을 구축할 계획이다. NCW환경에서 감시 및 정찰체계, 요격체계는 전술데이터링크를 통신 인프라로 활용하여 지휘통제체계에 통합된다. 이렇게 시스템 간 통합이 이루어지면 교환되어야 할 자료의 양과 실시간 처리를 위해 필요한 컴퓨터 자원은 극적으로 증가하게 된다. 그러나, 이러한 문제점을 현재의 CPU 기반의 컴퓨팅 아키텍처로는 쉽게 해결하지 못한다. 왜냐하면, CPU는 태생적으로 병렬처리 전용 장치가 아니며 일반적으로 비용이 많이 들고 전문 프로그래머에게도 CPU를 이용한 병렬처리는 매우 어려운 문제이기 때문이다. 다행히, 최근 수백/수천 개의 코어를 갖는 고속 수학연산 전용 GPU가 급격하게 발전하였고, 그리드-블록-쓰레드라고 하는 병렬처리 전용 아키텍처와 개발자를 위한 툴킷을 제공함으로 민수시장에서 유전자분석, 유체역학, 암호학 등에 많이 사용되고 있다. 본 논문은 거대한 국방시스템에서 높은 컴퓨팅 능력을 요구하는 영역을 보다 상세하게 식별하고 GPU의 특징을 적용할 수 있는 방법을 예제와 실험을 통해 제시함으로써 갈수록 높아지는 대용량 고속 처리 요구사항에 대응하고자 한다.

Abstract

By the mid of 2020, Korean military forces have planned to built the network centric warfare(NCW) environment by integrating advanced US/NATO standardized tactical data links and Korean unique data links. In this NCW environment, sensors, reconnaissance and weapon systems will be integrated with command and control systems utilizing tactical data links These inter-systems integrations bring out the dramatic growth of exchanging data and computing resources for real time processing. However, these issues could not be easily resolved with current CPU based computing architectures. Because, CPU is not dedicated parallel processing device, it is usually very expensive and multi-thread programming using CPU is very difficult even for expert programmers. By the way, the high-speed arithmetic dedicated GPUs(Graphic Processing Unit) with hundreds or thousands cores are being developed rapidly and applied commercially in the area of genetic analysis, hydrodynamics and cryptography in these days. It also provides grid-block-thread architectures for parallel data processing and software development kits(SDK) for developers to exchange data and functions between hosts systems and GPUs at ease. In a huge military system, there are lots of high computing power required areas such as receiving and transmitting tactical messages with specific rules, data fusions and management, threat evaluation, weapon assignment and drawing situational display. This study will identify those areas in detail and suggest GPU based parallel processing ideas which can be adaptable with several examples and experiments.

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