웹 브라우저는 HTML 웹 문서를 랜더링 하기 위한 뷰어의 역할을 주기능으로 수행한다. 이러한 웹 브라우저가 웹 3.0 시대를 맞아 인공지능, 블록체인, AR, VR과 같은 웹 애플리케이션으로 응용 범위가 확장되고 있다. 이를 위해 웹 브라우저에서 고성능 연산의 필요성이 증대되고 있으며, 웹 브라우저는 asm,js, WebCL, WebGL, WebAssembly 및 WebGPU와 같은 다양한 웹 표준 기술들을 수용하고 있다.
웹 브라우저의 고성능 연산을 위하여 제안된 WebCL 표준은 GPU기반 이종 컴퓨팅 기술로 현재 지원이 종료된 상태이다. 이를 대신하여 WebGPU 표준이 제안되었으나, 주 프로그램 언어로 성능이 낮은 Javascript를 사용하고 있다. 본 연구는 웹 애플리케이션에서 CPU-GPU 이종 환경을 지원하며 Javascript 대신 좀 더 성능이 좋은 WebAssembly를 적용한 웹 가속화 기술인 HiWA(High performance Web Application) 프레임워크를 제안한다. 제안된 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 이미지 필터 알고리즘을 이용하여 성능을 측정하였다. 행렬 곱셈 알고리즘의 성능 측정 결과 HiWA 기반 코드는 Javascript 대비 최대 39배, WASM 대비 최대 18배 빨라졌다. 그리고 WebGPU와 비교해보면 연산 크기에 따라 약 1.2~1.8배 정도 실행 속도가 빨라졌다. 웹 기반 이미지 필터 알고리즘을 이용한 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 경우 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 애플리케이션 소스 코드 대신 바이너리 파일 기반 패키징을 통해 소스 코드 보안성을 향상 시킬 수 있었다.
향후 연구로는 실행 코드의 정적 정보나 실행 환경의 런타임 정보들을 기반으로 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 환경뿐만 아니라 엣지 컴퓨팅 분야에 적용하는 연구를 진행할 계획이다.