[아시아경제 김봉수 기자] 가상화폐 채굴 열풍으로 '없어서 못 파는' 물건이 된 컴퓨터용 그래픽카드의 성능을 기존보다 두 배 가까이 향상시킬 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
한국과학기술원(KAIST)은 정명수 전기및전자공학부 교수 연구팀이 3D XPoint 메모리(XPoint)와 DRAM 메모리를 통합한 이종 메모리 시스템에서 광 네트워크로 통신하는 '옴-지피유(Ohm-GPU)' 기술 개발에 성공해 기존보다 181% 이상의 성능 향상을 성취했다고 2일 밝혔다.
기존 GPU(Graphics Processing Unit)는 다수의 연산 장치로 구성돼 있어 속도가 매우 빠르다.
그러나 DRAM을 단독으로 사용하는 메모리 시스템의 낮은 메모리 용량과 좁은 데이터 전송 대역폭으로 인해 성능을 충분히 활용할 수 없었다.
DRAM을 XPoint로 대체하는 방법이 있으나, 이때 8배 큰 메모리 용량을 얻을 수 있는 반면 읽기·쓰기의 성능이 4배, 6배로 낮아진다.
대역폭을 증가시키기 위해 HBM(3D로 DRAM을 쌓아 고대역폭을 얻을 수 있는 메모리) 기술을 활용할 수 있지만 단일 면적 내에 장착할 수 있는 전기 채널(구리 선) 개수의 한계로 인해 GPU 메모리 시스템이 요구하는 고대역폭을 만족하기 어렵다.
정 교수팀이 개발한 Ohm-GPU 기술은 대용량 XPoint와 고성능의 DRAM을 통합한 이종 메모리 시스템을 채택했다.
기존 메모리 시스템과 동일한 성능을 가지면서도 메모리의 용량을 증가시켰다.
또 단일 광 채널(Optic fiber·광섬유)로 서로 다른 파장의 다중 광신호를 전달할 수 있는 광 네트워크의 장점을 활용해 메모리 대역폭을 대폭 넓혔다.
기존 GPU 메모리 시스템의 한계점들을 전면 개선하는 데 성공한 것이다.
Ohm-GPU 기술은 GPU 내부에 있는 메모리 컨트롤러 및 인터페이스를 수정해 이종 메모리의 모든 메모리 요청을 광신호로 처리한다.
메모리 요청은 일반적으로 DRAM 캐시 메모리에서 처리되지만, DRAM에 없는 데이터는 XPoint로부터 읽어와야 한다.
이때, 발생하는 이종 메모리 간 데이터 이동의 오버헤드(대기 시간)는 연산을 위한 메모리 접근과 데이터 이동을 위한 메모리 접근의 광 파장을 다르게 설정한다.
또 메모리 컨트롤러 개입을 최소화하고 XPoint 컨트롤러가 이종 메모리 간 데이터 이동을 수행함으로써 완화했다.
개발된 Ohm-GPU 기술은 기존 DRAM을 단독으로 사용하는 전기 네트워크 기반의 GPU 메모리 시스템 대비 다양한 그래 프처리, 과학응용 실행 등에서 181%의 성능 향상을 달성했다.
이는 인공지능(AI), 빅데이터, 클라우드 컴퓨팅 등 대용량, 고대역폭의 데이터 전송을 요구하는 고성능 가속기의 메모리 시스템을 대체할 수 있을 것으로 기대된다.
정 교수는 "GPU 메모리 시스템 기술은 현재 일부 해외 유수 기업이 주도하고 있다"면서 "이번 연구성과를 기반으로 GPU 및 GPU와 유사한 모든 고성능 가속기 메모리 시스템 관련 시장에서 우위를 선점할 가능성을 열었다는 점에서 의미가 있다"고 강조했다.
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