16PB1600, Development of Optimized Virtual Machine Acceleration Engine for Web Application Platform,
Koo Bon Tae
Abstract
□ 핵심기술 o 웹 어플리케이션 실행속도와 전력효율 최적화를 위한 자바스크립트 가상머신 가속화 알고리즘 o 자바스크립트 가상머신 가속엔진 시뮬레이터 및 최적화 설계코드 o 자바스크립트 엔진 프로파일링 및 전력효율 측정 도구
□ 최종목표 o Web 어플리케이션 실행속도(<16.7ms)와 전력효율(<1W) 최적화를 위한 멀티코어 CPU 기반 가상머신(JS엔진) SW/HW IP 기반 가속화 기술 개발 - Web App 실행속도와 전력효율 최적화 위한 자바스크립트 가속 엔진 SW/HW IP - 자바스크립트 가속엔진 성능 프로파일링, 전력 측정용 도구 - 자바스크립트 가속엔진 검증 위한 FPGA 플랫폼 시스템 - Web of Things (WoT) 응용 시스템 개발
□ 개발내용 및 결과 개발기술, 제품에 대한 기술적인 원리, 연구내용 등 설명 o 가상머신 자바스크립트엔진의 가속화 SW/HW 기술 - 컴파일 오버해드를 감소하여 가속화하는 ATOC(Ahead-of-Time Compilation) 구조 - 가상머신 가속엔진의 인라인 캐싱 구조 - Concurrent 파싱 및 컴파일 기술 이용한 병렬화 기술 - 실행 코드 Snapshot 기법 이용한 고속 로딩 기술
o 가상머신 자바스크립트엔진 성능 및 에너지효율 개선기술 - Built-in Object API 기반 SW/HW IP 기술 - 웹과 연산서버 Off-loading 기술 - Snapshot을 이용한 Web Migration/Offloading 기술 - WoT(Web of Things) 환경에서 웹 플랫폼 가속 최적화
o 자바스크립트 엔진 프로파일링 분석 및 전력 측정 도구 개발 - SW 병목지점 및 전력 과다지점 추적 및 분석 - 자바스크립트엔진 프로파일링 및 전력 측정 시스템 - 자바스크립트엔진 프로파일링 및 전력 측정 시스템
o 가상머신 가속엔진 플랫폼 개발 환경 구축 - 자바스크립트 엔진 시뮬레이션을 위한 SW 플랫폼 구축 - 가상머신 SW/HW 가속엔진 시뮬레이션 플랫폼 보드 개발 및 시스템 구축
□ 기술개발 배경 기술개발의 필요성 및 의의를 포함한 연구배경, 개발동기 등 o 연구 배경 - 글로벌 웹 표준인 HTML5 기반의 웹 플랫폼이 부각되고 있었으며, 별도의 다운로드 없이 앱과 같은 기능을 실시간으로 처리하며, 안드로이드나 iOS와 같은 다양한 기종에서 모든 사용자를 끌어들일 수 있다는 장점이 있음
o 기술 개발의 필요성 및 개발동기 - HTML5기반의 웹 앱은 안드로이드나 iOS 전용 앱에 비해 성능이 떨어지며, 속도가 느려 복잡한 앱을 구현할 수 없는 문제점을 극복하여 웹 앱의 선도 필요 - HTML5 기반의 웹 플랫폼에서 자바스크립트 및 렌더링(Rendering) 처리하는 프로세싱이 실행시간의 대부분을 차지하고 있으며, 렌더링은 GPU HW를 통해 가속화를 실현하지만 자바스크립트엔진은 SW적으로 해결하며, 가속화 방안이 활발하지 않음 - 따라서, 웹 플랫폼에서 웹 앱을 처리하는데 많은 실행시간이 소요되는 자바스크립트를 네이티브 앱에 버금가는 성능과 모바일 웹에서 요구되는 전력효율 개선을 위한 자바스크립트 가상머신 가속엔진 최적화 구조 개발이 핵심 연구가 됨 - 사물인터넷(IoT) 애플리케이션과 서비스 개발자 네트워크를 확대하려는 노력의 일환으로 삼성전자가 '제리스크립트(Jerryscript)'라는 자바스크립트 엔진과 'IoT.js'라는 서비스프레임워크를 오픈소스로 공개(‘15.7) * 램 용량은 64킬로바이트(KB), 롬 용량도 200KB - 덕테입(duktape), MuJS, 타이니JS(tiny-js)같은 유사 프로젝트나 IoT 영역에서 루아(Lua)같은 타 언어등이 출현됨 - 구글의 크롬 브라우저와 안드로이드 브라우저는 V8 자바스크립트 엔진을 사용하며, 바이트코드(bytecode)로 컴파일하거나 인터프리트(interpret)하는 대신 실행하기 전 직접적인 기계어(x86, ARM, 또는 MIPS)로 컴파일(compile)하여 성능을 향상시키고, 추가적인 속도향상을 위해 인라인 캐싱(inline caching)과 같은 최적화 기법을 적용 - 애플이 사파리에 사용되는 오픈소스 브라우저 엔진'웹킷(WebKit)'에서 웹어셈블리(C++ 같은 언어에 적합하게 컴파일할 수 있도록 설계된 저수준 바이러니 포맷)를 완전하게 지원하기로 함(‘17.6) * 구글과 마이크로소프트, 모질라 등 다른 주요 브라우저 개발 업체 지원 - 자바스크립트를 판단하기 위해 제트스트림(JetStream),이제 지원이 중단된 옥태인(Octane) 2.0,선스파이더(SunSpider) 1.0.2 벤치마킹 도구를 사용
□ 핵심개발 기술의 의의 신규개발 여부, 이전 모델의 업그레이드 여부, 개발난이도, 국 산화 정도, 해외기술 도입을 통한 개발여부, 기술수출 가능성 o 신규개발: Built-in object API 개발로 가속화 및 표준화 실현 * built-in object API 기반 SW/HW IP기술 (국내표준 2건, 국외표준 MPEG-IoMT분과 WD추진, 기고서 7건) o 이전모델의 업그레이드 : inline caching 확장, parallel parsing 확장, AoTC기술 등을 통한 자바스크립트엔진 가속화 방안제시 (국내외논문=26건, SCI논문=4건) o 원천성 및 기술수출 가능성 ■ 기존의 자바스크립트엔진에 제안하는 Built-in object API 기반으로 SW IP/ HW IP 구현을 가능하게 하였으며, javasc ript SW기반의 처리성능에 비해 2~10배이상의 처리성능을 향상시킴 ■ offloading 기술과 snapshot기반 web migration 기술로 웹플랫폼 N-screen 달성 ■ 스마트글래스의 WoT 응용분야에 적용
□ 적용 분야 - Web of Things(WoT) 제품에 활용 (예: 스마트글래스, 위치인식 시스템, N-Screen, 얼굴인식,제스처인식등의 인식분야)
( 출처 : 최종보고서초록 - 3. 개발결과 요약 11p )
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J. Kim et. al, "Trends in Lightweight Kernel for Many core Based High-Performance Computing", Electronics and Telecommunications Trends. Vol. 32, No. 4, 2017, KOGL Type 4: Source Indication + Commercial Use Prohibition + Change Prohibition
J. Sim et.al, “the Fourth Industrial Revolution and ICT – IDX Strategy for leading the Fourth Industrial Revolution”, ETRI Insight, 2017, KOGL Type 4: Source Indication + Commercial Use Prohibition + Change Prohibition
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