Xeon Phi를 활용한 병렬 프로그래밍

Abstract

본 논문은 Intel의 병렬연산을 위한 보조 프로세싱 장치(Co-Processor)인 Xeon Phi를 이용한 가속화 알고리즘 설계 및 구현상 주요 이슈와 Xeon Phi로 구현 가능한 병렬화 모델을 제시한다. 효과적인 병렬프로그래밍을 위해서는 사용하고자하는 가속기의 구조적인 특징과 프로그래밍 모델에 대하여 개발자가 구체적인 이해를 할 필요가 있다. 그리고 가속기로 구현이 가능한 병렬화 모델을 파악하여 대상 어플리케이션에 효과적인 적용을 하여야한다. 따라서 본 논문은 먼저 효과적인 프로그래밍을 위해 알아두어야 할 Xeon Phi의 구조적 특징, 프로그래밍 모델을 설명한다. 더불어 프로그래머 관점에서 GPGPU (General-Purpose computing on Graphics Processing Units)와의 차이도 언급하여 이미 GPGPU에 익숙해진 개발자도 Xeon Phi에 쉽게 적응할 수 있도록 하였다. 다음으로 Xeon Phi로 구현할 수 있는 병렬화 모델을 정의하고 구체적인 사례와 함께 제시한다. 기존에 멀티코어 CPU (Central Processing Unit)를 위해 구현이 되었던 Strassen-Winograd 알고리즘과 SHRINK (SHaRed-memory SLINK)알고리즘에 Xeon Phi를 적용하여 구현한 뒤 실험을 통해 가속화 효과를 보였고, 이를 통해 Xeon Phi는 GPGPU와 동일한 형태의 병렬화 모델을 구현할 수 있을 뿐 아니라 GPGPU로는 효과적으로 구현하기 힘든 병렬화 모델도 구현할 수 있음을 확인하였다. 이러한 구체적인 사례와 함께 본 논문에 소개되지 않은 어플리케이션에도 가속화를 위해 적용할 수 있는 두 가지 병렬화 모델을 정의해 개발자가 주어진 어플리케이션의 성능 향상을 위해 효과적으로 Xeon Phi를 적용할 수 있도록 하였다.