GPU 메모리 시스템 성능을 서로 다른 특성의 메모리를 통합한 '이종 메모리'와 광 네트워크를 활용해 대폭 향상시키는 기술이 국내에서 개발됐다. 용량과 대역폭 모두를 개선했다.
한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)은 정명수 전기 및 전자공학부 교수팀(컴퓨터 아키텍처 및 운영체제 연구실)이 3D 크로스포인트(XPoint), D램 메모리를 통합한 이종 메모리 시스템에서 광 네트워크로 통신하는 '옴-GPU(Ohm-GPU)' 기술개발에 성공했다고 2일 밝혔다.
기존 D램을 단독 사용한 전기 네트워크 기반 GPU 메모리 시스템 대비 181% 이상 성능 향상을 얻었다. XPoint는 D램 대비 용량이 크지만 데이터 전송 속도가 느린 메모리다.
기존 GPU는 다수 연산 장치로 구성돼 연산 속도가 빠르지만 D램 단독 사용 메모리 시스템의 낮은 메모리 용량과 좁은 데이터 전송 대역폭 탓에 연산 성능을 충분히 활용하지 못한다.
D램을 XPoint로 대체해 용량을 늘리는 방법이 있으나 읽기·쓰기 성능이 낮아진다. D램을 적층해 대역폭을 증가시키는 HBM 기술도 GPU 메모리 시스템이 요구하는 고대역폭을 만족하기 어렵다.
옴-GPU 기술은 대용량 XPoint와 고성능 D램을 통합한 이종 메모리 시스템을 채택, 기존 메모리 시스템과 동일한 성능을 가지면서 메모리 용량을 증가시켰다. 또 단일 광 채널(광섬유)로 다중 광신호를 전달할 수 있는 장점을 활용해 메모리 대역폭을 대폭 넓혔다.
GPU 내부에 있는 메모리 컨트롤러 및 인터페이스를 수정해 이종 메모리의 모든 메모리 요청을 광신호로 처리한다. 이종 메모리 간 데이터 이동 대기 시간은 연산 메모리 접근과 데이터 이동 메모리 접근 광 파장을 다르게 설정하고 메모리 컨트롤러 개입을 최소화하는 등 방법으로 완화했다.
옴-GPU 기술은 기존 D램을 단독으로 사용하는 전기 네트워크 기반 GPU 메모리 시스템 대비 181% 성능 향상을 달성했다. 고성능 가속기 메모리 시스템을 대체할 수 있을 것으로 기대된다.
정명수 교수는 “GPU 메모리 시스템 기술은 일부 해외 유수 기업이 주도하지만, 이번 연구성과를 기반으로 GPU 및 GPU와 유사한 모든 고성능 가속기 메모리 시스템 관련 시장에서 우위를 선점할 가능성을 열었다”고 강조했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
