Analysis on the negative factors for 3D GPU performance

3차원 구조 GPU의 성능 감소 요인들에 대한 분석

공정기술의 발달로 인해 GPU는 빠르게 발전하고 있다. GPU는 영상처리뿐만 아니라 한 번에 많은 양의 데이터를 처리하는 범용 작업에도 많이 쓰이고 있다. 한편, 최근에는 3차원으로 코어를 적층하는 3차원 CPU구조에 대해 많은 연구가 수행되고 있다. 3차원 구조는 코어를 수직으로 적층시켜 내부 연결망의 길이를 크게 줄여주어 성능을 크게 개선하는 장점을 가지고 있다. 이를 반영하여 GPU에도 3차원 구조를 적용하여 GPU의 성능을 향상시키려는 선행연구에 맞춰 본 논문에서는 3차원 구조 GPU의 성능 향상을 저해하는 요소들에 대해서 분석해 보고자한다. 본 논문에서는 선행연구에서 밝힌 메모리 인터페이스에서 발생하는 병목현상 이외에도 주 메모리 큐 용량과 네트워크 방식에 따른 3차원 GPU의 성능향상을 실험을 통하여 알아본다. 실험 결과 주 메모리 큐 용량에 따른 3차원 GPU의 IPC는 가장 큰 사이즈와 가장 작은 사이즈의 차이가 4 미만으로 주 메모리 큐 용량은 3차원 GPU의 성능에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 분석된다. 주 메모리로의 읽기 또는 쓰기 요청들을 순서대로 저장하는 큐의 역할이 3차원 구조 GPU의 동작에는 큰 영향을 미치지 않기 때문으로 분석된다. 반면 네트워크 방식에 따른 실험에서는 fly 네트워크 방식에 비해서 crossbar 네트워크 방식이 더 빠른 데이터 통신을 가능하게 해주어 crossbar네트워크 방식에서 IPC수치가 약 14 증가함을 알 수 있다. 두 가지 실험을 통하여 3차원 GPU의 성능에 네트워크 방식 차이가 주 메모리 큐 용량 변화보다 더 큰 영향을 주는 것을 확인할 수 있다.