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'부르는게 값' 그래픽카드…韓, 2배 빠른 GPU로 선점한다

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정명수 KAIST 교수팀, 옴-지피유 기술 내놔
고성능 가속기 메모리 시스템 시장 우위 선점 가능성 열어

기사 내용과 관련없음. 사진=아시아경제DB

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[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.

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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.






김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr
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