노원우 연세대 교수 연구팀은 그래픽 프로세서(GPU) 수행 성능을 향상시키는 주요 기술을 개발했다고 30일 밝혔다.
GPU는 컴퓨터 그래픽을 처리하는 주요 장치다. 과거에는 그래픽 카드에 포함되는 독립된 칩의 형태로 많이 개발됐으나 최근에는 CPU와 같이 동일 칩 안에 동시에 포함되는 형태로도 개발된다.
연구팀은 동시에 실행되는 스레드 수를 증가시킬 수 있는 가상스레드 기술을 개발하고 GPU에 도입해 기존보다 약 23.9%의 GPU 수행시간을 향상시켜 처리 능력을 높였다. 가상 스레드 기술은 제한된 하드웨어 활용도를 높이기 위해 동시에 실행되는 스레드를 증가시키는 기술이다.
또 적응적 프리패칭과 스케쥴링 기술을 개발해 메모리 시스템의 효율을 향상시켜 GPU 성능을 약 31.7% 높였다. 이는 그동안 GPU 성능을 제한하는 주요 요소였던 메모리 접근의 병목 현상을 크게 해결한 것이다. 적응적 프리패칭과 스케줄링 기술은 메모리 접근 특성에 따라 캐시 메모리 동작 효율을 높일 수 있는 하드웨어 스케줄링과 데이터 프리패칭 기술이다.
연구팀은 가상 스레드 개념을 GPU에 도입해 유휴 공유 메모리 공간을 사용해 동시에 실행되는 스레드 수를 증가시키는 기술을 제안했다. 실제 최대 스레드 수를 늘리지 않기 때문에 하드웨어 복잡도가 크게 증가되지 않는 장점이 있다.
그 결과 GPU의 병렬 처리 효율이 향상돼 인공지능, 데이터 마이닝, 그래픽 처리, 네트워크 분석 등 높은 연산 능력이 동시에 요구되는 응용프로그램의 처리 능력이 높아졌다. 다양한 동작 특성을 갖는 프로그램의 성능을 보장하는 GPU 하드웨어 구조 개발에 기여했다.
연구 결과는 이달 18일부터 22일까지 서울 롯데호텔에서 개최된 컴퓨터 구조 분야 세계적 학술대회인 2016 컴퓨터 구조 국제 심포지엄(ISCA)에서 동시에 3편의 학술 논문을 발표하는 성과를 냈다. 올해 ISCA에 전 세계에서 투고된 논문은 총291편 중 57편만 학술대회에 발표됐다. 이 중 연구팀에서 3편이 발표로 뽑혔다.
노원우 교수는 “전통적인 그래픽 프로세싱은 물론 최근 고성능 범용 연산과 자율 주행, 객체 인식 등의 인공지능 연산에도 폭넓게 활용되는 GPU의 성능을 개선할 수 있는 주요 기술을 개발했다”며 “국내산 GPU가 상용화 된다면 세계적으로 GPU 프로세서 시장 경쟁력을 확보하는데 크게 기여할 것”이라고 말했다.
컴퓨터 분야는 빠르게 변화하는 해당 분야 특성을 반영해 학술대회 발표 논문을 학술지 논문 게재와 동등하게 인정하고 있다.
송혜영기자 hybrid@etnews.com
