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쉬운 병렬 연산을 위해 태어난 MIT의 스웜칩



(MIT's Swarm chip design can unlock the full power of parallel computing (Credit: Christine Daniloff/MIT) )
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 10여년 전만해도 CPU의 성능은 클럭과 직결되는 문제였습니다. 인텔과 AMD 두 회사는 모두 클럭을 높이는데 사활을 걸었습니다. 하지만, 높은 클럭은 높은 전력 소모 및 발열과 직결되는 문제이기도 했습니다. 결국 이 회사들은 CPU의 숫자를 늘리는 방식으로 대응했습니다.
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 그 결과 CPU 코어는 듀얼코어에서 쿼드코어에서 더 늘어나 이제는 수십 개의 코어를 탑재한 제온 CPU까지 등장했지만, 한 가지 변하지 않은 것이 있습니다. 상당수의 소프트웨어는 싱글 쓰레드에서 작동한다는 것이죠. 이는 대부분의 코드가 순차적으로 작동하는 알고리즘에 최적화되어 있기 때문이기도 합니다.
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 물론 CPU 코어의 증가에 따라서 점차 멀티 코어에 적합한 병렬 연산이 강조되었고, 이제는 여러 개의 코어를 효과적으로 사용하는 프로그램 역시 증가하고 있지만, 병렬 연산을 위해서는 더 복잡한 코드가 필요하다는 점은 변하지 않았습니다. 따라서 사용자들은 일반적으로 코어 숫자가 많아짐에도 불구하고 체감 성능의 차이를 별로 느끼지 못하는 것이 현실입니다.
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 MIT의 컴퓨터 과학 및 인공 지능 연구소 Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL)의 다니엘 산체스(Daniel Sanchez) 교수가 이끄는 연구팀은 새로운 형태의 멀티코어 아키텍처를 선보였습니다. 스웜(Swarm)이라고 명명한 이 멀티코어 칩은 단순히 코어 숫자만 많은 것이 아니라 쉬운 병렬연산 프로그래밍이 가능하도록 아키텍처를 바꿨다는 데 특징이 있습니다.
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 스웜은 수십 개의 명령어 만큼이나 작은 작업(small task)을 매우 효과적으로 처리할 수 있습니다. 점차 프로세서들이 많은 명령어를 동시에 처리하는 방향으로 진화한 것과는 반대입니다. 이는 작업을 잘게 쪼개서 처리하는 데 유리하다고 합니다.
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 두 번째로는 여러 개의 병렬 연산이 서로 충돌하는 것을 방지하는 별도의 회로를 내장해 병렬 연산에서 생길 수 있는 에러를 줄이고 속도를 높였다고 합니다. 이외에도 병렬 연산과 프로그래밍에 최적화된 특징들을 가지고 있다고 합니다.
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 그 결과 프로그래머는 이전보다 매우 간결한 코드로 빠른 병렬연산이 가능해졌습니다. 주로 사용되는 6가지 알고리즘을 기반으로 속도를 측정한 결과 스웜 아키텍처는 3-18배 정도 더 빠른 연산을 기존의 1/10 수준에 불과한 병렬연산 코드로 수행할 수 있었습니다. 가장 극적인 경우는 75배까지 빨랐습니다.
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 쉽게 병렬 코드를 작성하고 빠른 속도의 이점을 누릴 수 있다면 점차로 멀티코어화 되가는 추세를 생각할 때 반가운 소식이 아닐 수 없습니다. 솔직히 제가 초보라서 그런 것도 있겠지만, 병렬 연산을 위한 R 코드 역시 매우 어려운 것 가운데 하나였습니다. 쉽게 코딩하고 멀티 쓰레드의 이점을 누릴 수 있다면 아마도 이를 마다할 사람은 없겠죠.


 다만 이것이 스웜 아키텍처가 바로 상용화 될 수 있다는 의미는 아닙니다. 그보다는 새로운 기술적 가능성을 제시했다는 정도일 것입니다. 이를 x86이나 ARM 같이 현재 널리 사용되는 프로세서에 적용할 수 있고 여기에 맞는 언어가 있어야 실제로 우리가 체감할 수 있는 향상이 있을 텐데 과연 그렇게 될 수 있을지 궁금합니다.


 참고



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