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범용 응용프로그램 실행 시 하드웨어 구성과 분기 처리 기법에 따른 GPU 성능 분석
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  • 범용 응용프로그램 실행 시 하드웨어 구성과 분기 처리 기법에 따른 GPU 성능 분석
저자명
최홍준,김철홍,Choi. Hong Jun,Kim. Cheol Hong
간행물명
한국콘텐츠학회논문지
권/호정보
2013년|13권 3호|pp.9-21 (13 pages)
발행정보
한국콘텐츠학회
파일정보
정기간행물|
PDF텍스트
주제분야
기타
이 논문은 한국과학기술정보연구원과 논문 연계를 통해 무료로 제공되는 원문입니다.
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기타언어초록

GPU의 연산 능력과 유연성이 강화됨에 따라, GPU는 그래픽 응용프로그램뿐만 아니라 범용 응용프로그램도 수행한다. 특히, GPU 회사들이 제공하는 API를 활용함으로써 프로그래머들은 보다 쉽게 GPGPU 응용프로그램을 작성할 수 있다. 하지만 대부분의 범용 응용프로그램은 분기 명령어를 많이 포함하고 있기 때문에, 범용 응용프로그램을 수행하는 경우 GPU의 연산 자원을 충분히 활용할 수 없다. 분기 명령어를 처리하기 위해서 다양한 워프 생성 기법들이 제안되었다. GPU 구조에서는 높은 연산 자원 활용률을 보이는 워프 생성기법이 우수한 성능을 보일 것으로 예상된다. 하지만 예상과는 달리, 실험 결과에 따르면 높은 연산 자원 활용률을 보이는 워프 생성 기법의 성능이 상대적으로 낮은 연산 자원 활용률을 보이는 워프 생성 기법의 성능보다 낮게 나타난다. 높은 연산 자원 활용률을 보이는 워프 생성 기법에서 유발한 많은 메모리 요구로 인한 심각한 메모리 병목 현상이 원인으로 분석된다. 그러므로 적절한 하드웨어 지원이 없는 경우, 높은 연산자원 활용률이 반드시 우수한 성능을 보장한다고 할 수 없다. 이러한 이유로, 본 논문에서는 하드웨어 자원과 워프 생성 기법사이의 상관관계에 대한 상세한 분석을 수행하고자 한다. 본 논문의 분석 결과는 분기 명령어에 의해 발생된 GPU의 성능 저하 문제를 해결하고자 할 때 중요한 가이드라인이 될 것이다.

기타언어초록

Due to increased computing power and flexibility of GPU, recent GPUs execute general purpose parallel applications as well as graphics applications. Programmers can use GPGPU by using the APIs from GPU vendors. Unfortunately, computational resources of GPU are not fully utilized when executing general purpose applications because of frequent branch instructions. To handle the branch problem, several warp formations have been proposed. Intuitively, we expect that the warp formations providing higher computational resource utilization show higher performance. Contrary to our expectations, according to simulation results, the performance of the warp formation providing better utilization is lower than that of the warp formation providing worse utilization. This is because warp formation providing high utilization causes serious memory bottleneck due to increased memory request. Therefore, warp formation providing high computation utilization cannot guarantee high performance without proper hardware resources. For this reason, we will analyze the correlation between hardware configuration and warp formation. Our simulation results present the guideline to solve the underutilization problem due to branch instructions when designing recent GPU.