CPU-GPU 이종 환경 기반 웹 애플리케이션 가속화 웹 브라우저는 HTML 웹 문서를 랜더링 하기 위한 뷰어의 역할을 ...
CPU-GPU 이종 환경 기반 웹 애플리케이션 가속화 웹 브라우저는 HTML 웹 문서를 랜더링 하기 위한 뷰어의 역할을 주기능 으로 수행한다. 이러한 웹 브라우저가 웹 3.0 시대를 맞아 인공지능, 블록체 인, AR, VR과 같은 웹 애플리케이션으로 응용 범위가 확장되고 있다. 이를 위해 웹 브라우저에서 고성능 연산의 필요성이 증대되고 있으며, 웹 브라우 저는 asm,js, WebCL, WebGL, WebAssembly 및 WebGPU와 같은 다양한 웹 표준 기술들을 수용하고 있다. 웹 브라우저의 고성능 연산을 위하여 제안된 WebCL 표준은 GPU기반 이 종 컴퓨팅 기술로 현재 지원이 종료된 상태이다. 이를 대신하여 WebGPU 표준이 제안되었으나, 주 프로그램 언어로 성능이 낮은 Javascript를 사용하 고 있다. 본 연구는 웹 애플리케이션에서 CPU-GPU 이종 환경을 지원하며 Javascript 대신 좀 더 성능이 좋은 WebAssembly를 적용한 웹 가속화 기술 인 HiWA(High performance Web Application) 프레임워크를 제안한다. 제안 된 HiWA 프레임워크는 웹 애플리케이션과 연동하기 위한 API, 웹 가속화 코드들을 적재하기 위한 Loader 모듈, 그리고 작업 실행을 관리하는 Task Assignment 모듈로 구성되어 있다. HiWA 프레임워크를 평가하기 위하여 행렬곱셈알고리즘과 웹 기반 이미 지 필터 알고리즘을 이용하여 성능을 측정하였다. 행렬 곱셈 알고리즘의 성 능 측정 결과 HiWA 기반 코드는 Javascript 대비 최대 39배, WASM 대비 최 대 18배 빨라졌다. 그리고 WebGPU와 비교해보면 연산 크기에 따라 약 1.2~1.8배 정도 실행 속도가 빨라졌다. 웹 기반 이미지 필터 알고리즘을 이 용한 평가의 경우 테스트 이미지의 크기가 모니터 해상도 크기 (1920x1280)와 고해상도 카메라 이미지 크기(2610x4540)에 대하여 실험을 하였으며, HiWA 코드가 Javascript 대비 약 2배~11배, WASM과 비교할 경 우 약 1.2배~4.7배 정도 빨라졌다. 그리고 WebGPU와 비교했을 경우 약 3~8% 정도 빨라지는 것을 확인하였다. 실험 결과를 통해 이종 환경에서의 전체적인 실행 속도 향상을 확인하였다. 또한 상이한 웹 표준 기술들을 단일화된 API로 간소화하였고, 범용 웹 브라우저에서 바로 적용 가능한 프레임워크 기술을 제공하였다. 마지막으로 기존 텍스트 기반 웹 애플리 케이션 소스코드 대신 바이너리 파일 기반 패키징을 통해 소스코드 보안 성을 향상시킬 수 있었다. 향후 연구로는 실행 코드의 정적 정보나 실행 환경의 런타임 정보들을 기 반으로 최적화된 작업 할당 알고리즘을 연구하고자 한다. 그리고 현재 서로 다른 소스 코드 언어들로 작성되는 커널 코드를 하나의 프로그래밍 언어로 단일화하는 방안을 연구하고자 한다. 마지막으로 본 연구를 웹 브라우저 환 경뿐만 아니라 엣지 컴퓨팅 분야에 적용하는 연구를 진행할 계획이다.
CPU-GPU 이종 환경 기반 웹 애플리케이션 가속화 웹 브라우저는 HTML 웹 문서를 랜더링 하기 위한 뷰어의 역할을 주기능 으로 수행한다. 이러한 웹 브라우저가 웹 3.0 시대를 맞아 인공지능, 블록체 인, AR, VR과 같은 웹 애플리케이션으로 응용 범위가 확장되고 있다. 이를 위해 웹 브라우저에서 고성능 연산의 필요성이 증대되고 있으며, 웹 브라우 저는 asm,js, WebCL, WebGL, WebAssembly 및 WebGPU와 같은 다양한 웹 표준 기술들을 수용하고 있다. 웹 브라우저의 고성능 연산을 위하여 제안된 WebCL 표준은 GPU기반 이 종 컴퓨팅 기술로 현재 지원이 종료된 상태이다. 이를 대신하여 WebGPU 표준이 제안되었으나, 주 프로그램 언어로 성능이 낮은 Javascript를 사용하 고 있다. 본 연구는 웹 애플리케이션에서 CPU-GPU 이종 환경을 지원하며 Javascript 대신 좀 더 성능이 좋은 WebAssembly를 적용한 웹 가속화 기술 인 HiWA(High performance Web Application) 프레임워크를 제안한다. 제안 된 HiWA 프레임워크는 웹 애플리케이션과 연동하기 위한 API, 웹 가속화 코드들을 적재하기 위한 Loader 모듈, 그리고 작업 실행을 관리하는 Task Assignment 모듈로 구성되어 있다. HiWA 프레임워크를 평가하기 위하여 행렬곱셈 알고리즘과 웹 기반 이미 지 필터 알고리즘을 이용하여 성능을 측정하였다. 행렬 곱셈 알고리즘의 성 능 측정 결과 HiWA 기반 코드는 Javascript 대비 최대 39배, WASM 대비 최 대 18배 빨라졌다. 그리고 WebGPU와 비교해보면 연산 크기에 따라 약 1.2~1.8배 정도 실행 속도가 빨라졌다. 웹 기반 이미지 필터 알고리즘을 이 용한 평가의 경우 테스트 이미지의 크기가 모니터 해상도 크기 (1920x1280)와 고해상도 카메라 이미지 크기(2610x4540)에 대하여 실험을 하였으며, HiWA 코드가 Javascript 대비 약 2배~11배, WASM과 비교할 경 우 약 1.2배~4.7배 정도 빨라졌다. 그리고 WebGPU와 비교했을 경우 약 3~8% 정도 빨라지는 것을 확인하였다. 실험 결과를 통해 이종 환경에서의 전체적인 실행 속도 향상을 확인하였다. 또한 상이한 웹 표준 기술들을 단일화된 API로 간소화하였고, 범용 웹 브라우저에서 바로 적용 가능한 프레임워크 기술을 제공하였다. 마지막으로 기존 텍스트 기반 웹 애플리 케이션 소스코드 대신 바이너리 파일 기반 패키징을 통해 소스코드 보안 성을 향상시킬 수 있었다. 향후 연구로는 실행 코드의 정적 정보나 실행 환경의 런타임 정보들을 기 반으로 최적화된 작업 할당 알고리즘을 연구하고자 한다. 그리고 현재 서로 다른 소스 코드 언어들로 작성되는 커널 코드를 하나의 프로그래밍 언어로 단일화하는 방안을 연구하고자 한다. 마지막으로 본 연구를 웹 브라우저 환 경뿐만 아니라 엣지 컴퓨팅 분야에 적용하는 연구를 진행할 계획이다.
A web browser serves as a viewer for rendering HTML web documents as a main function. In the era of Web 3.0, the scope of web browser applications has been expanding to artificial intelligence, block-chain, AR, and VR applications. For these applications, the need for high-performance computing in w...
A web browser serves as a viewer for rendering HTML web documents as a main function. In the era of Web 3.0, the scope of web browser applications has been expanding to artificial intelligence, block-chain, AR, and VR applications. For these applications, the need for high-performance computing in web browsers increases, and web browsers have recently accepted various web standard technologies such as asm.js, WebCL, WebGL, WebAssembly, and WebGPU. The WebCL standard proposed for high-performance computing on web browsers is a GPU-based heterogeneous computing technology, that has currently not been supported anymore. Instead of the WebCL, a WebGPU standard has been proposed, but uses low-performance Javascript as the main programming language. This study proposes a web acceleration technology, called a High-Performance Web Application (HiWA) framework, which supports CPU-GPU heterogeneous environments in web applications and applies WebAssembly replaced with Javascript to improve the performance. The proposed HiWA framework consists of an API for interworking with web browser applications, a loader module for loading web acceleration codes, and a task assembly module that manages job execution. To evaluate the HiWA framework, performance was measured using a matrix multiplication algorithm and a web-based image filter algorithm. As a result of the performance measurement of the matrix multiplication algorithm, HiWA-based code is up to 39 times faster than JavaScript and up to 18 times faster than WASM. Compared to WebGPU, the execution speed is about 1.2 to 1.8 times faster depending on the matrix size. For the experiment using a web-based image filter algorithm, the size of the test image was a monitor resolution size (1920x1280) and a high-resolution camera image size (2610x4540). The results showed that the HiWA code was about 2 to 11 times faster than JavaScript and about 1.2 to 4.7 times faster than WASM. And it was confirmed that it was about 3 to 8% faster than WebGPU. Through the above experiment results, the overall execution speed improvement in heterogeneous environments was verified. In addition, different web standard technologies were simplified into a unified API and framework technology that can be directly applied in general-purpose web browsers was provided. Lastly, source code security could be improved through binary file-based packaging instead of existing text-based web application source code. Future research will study an optimized task allocation algorithm based on static information of execution code or runtime information of execution environment. And we will study how to unify kernel codes currently written in different source code languages into one programming language. Finally, we plan to conduct research that applies this study not only to web browser environments but also to edge computing.
A web browser serves as a viewer for rendering HTML web documents as a main function. In the era of Web 3.0, the scope of web browser applications has been expanding to artificial intelligence, block-chain, AR, and VR applications. For these applications, the need for high-performance computing in web browsers increases, and web browsers have recently accepted various web standard technologies such as asm.js, WebCL, WebGL, WebAssembly, and WebGPU. The WebCL standard proposed for high-performance computing on web browsers is a GPU-based heterogeneous computing technology, that has currently not been supported anymore. Instead of the WebCL, a WebGPU standard has been proposed, but uses low-performance Javascript as the main programming language. This study proposes a web acceleration technology, called a High-Performance Web Application (HiWA) framework, which supports CPU-GPU heterogeneous environments in web applications and applies WebAssembly replaced with Javascript to improve the performance. The proposed HiWA framework consists of an API for interworking with web browser applications, a loader module for loading web acceleration codes, and a task assembly module that manages job execution. To evaluate the HiWA framework, performance was measured using a matrix multiplication algorithm and a web-based image filter algorithm. As a result of the performance measurement of the matrix multiplication algorithm, HiWA-based code is up to 39 times faster than JavaScript and up to 18 times faster than WASM. Compared to WebGPU, the execution speed is about 1.2 to 1.8 times faster depending on the matrix size. For the experiment using a web-based image filter algorithm, the size of the test image was a monitor resolution size (1920x1280) and a high-resolution camera image size (2610x4540). The results showed that the HiWA code was about 2 to 11 times faster than JavaScript and about 1.2 to 4.7 times faster than WASM. And it was confirmed that it was about 3 to 8% faster than WebGPU. Through the above experiment results, the overall execution speed improvement in heterogeneous environments was verified. In addition, different web standard technologies were simplified into a unified API and framework technology that can be directly applied in general-purpose web browsers was provided. Lastly, source code security could be improved through binary file-based packaging instead of existing text-based web application source code. Future research will study an optimized task allocation algorithm based on static information of execution code or runtime information of execution environment. And we will study how to unify kernel codes currently written in different source code languages into one programming language. Finally, we plan to conduct research that applies this study not only to web browser environments but also to edge computing.
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