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18배나 병렬 처리 효율 높은 CPU

스웜(Swarm)은 MIT 연구팀이 개발한 것으로 기존 멀티코어 CPU보다 18배 빠르게 계산할 수 있는 병렬 프로그래밍을 위한 전용 하드웨어 칩을 탑재한 CPU다. MIT 산하 컴퓨터공학및인공지능연구소 CSAIL(Computer Science and Artificial Intelligence Lab)가 개발한 이 CPU는 병렬 프로그램을 효율적으로 쓸 수 있게 해주는 전용 칩을 내장하고 있다. 가장 큰 특징은 CPU 코어 다수를 탑재했음에도 병렬 처리를 효율적으로 할 수 있다는 것이다. 그동안 CPU 연산 속도를 높이기 위해 클록을 끌어올리는 방법을 써왔지만 10년 전부터 클록 향상은 거의 한계에 도달하고 있다. 이에 따라 멀티 코어를 이용해 병렬 연산하는 멀티코어화가 진행됐다. 하지만 CPU 코어 여러 개가 병렬로 연산 처리를 할 때 다른 코어가 처리하는 메모리 데이터에 액세스할 필요가 있다면 작업 처리가 끝났더라도 다른 작업 처리를 기다려야 하는 불필요한 대기시간, 오버헤드가 발생해 속도가 떨어지는 단점이 있었다. 이런 멀티코어화에 따른 오버헤드가 주는 폐해는 코어 수가 늘어날수록 커진다. 이런 이유로 연산 속도 향상을 위해 단순히 코어 수를 늘릴수록 좋다는 간단한 도식은 성립되지 않았다. 스웜은 작업 우선순위를 결정하는 전용 하드웨어 칩을 탑재, 멀티코어 병렬 처리를 효율화했다. 작업에는 타임스탬프가 지정되기 때문에 우선순위가 높은 작업이 처리된다. 이에 따라 코어 처리를 끝낸 작업이 다른 코어에 의해 처리된 작업보다 타임스탬프가 빠른 경우에는 충돌이 발생하지 않고 곧바로 메모리에 결과를 기록하게 된다. 또 우선순위가 높은 작업을 우선시, 병렬 처리 효율성을 높이는 구조도 채택했다. 스웜은 작업 우선순위를 처리하기 위한 전용 칩을 탑재, 전용 칩이 없는 기존 멀티코어 CPU보다 프로그래밍 작업량을 크게 줄일 수 있다는 장점을 지니고 있다. MIT 측은 64코어 스웜을 만들고 알고리즘 7개를 이용해 연산 시험을 실시한 결과 기존 멀티코어 CPU보다 최댜 18배 빠른 걸 확인할 수 있었다고 한다. 또 여기에 필요한 병렬 프로그래밍 코드의 양은 10분의 1 수준이었다고 한다. 스웜 개발을 주도한 다니엘 산체스 교수는 멀티코어 CPU 개발이 생각처럼 되지 않은 원인은 병렬 처리 프로그램을 효율적으로 이용할 수 없는 데 있다면서 스웜은 이런 문제를 해결, 수많은 코어를 범용 CPU 개발에 활용할 수 있게 할 가능성이 있다고 밝히고 있다. 관련 내용은 이곳( http://news.mit.edu/2016/parallel-programming-easy-0620 )에서 확인할 수 있다.
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