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컴파일러 도움에 의한 SPMD 병렬 프로그램의 효율적인 공유 메모리 접근 기법
최건(Ghun Choe),민상렬(Sang Lyul Min),김종상(Chong Sang Kim) 한국정보과학회 1993 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.20 No.2
공유 메모리 다중 프로세서 시스템에서는 프로세서나 메모리 모들의 수가 늘어날수록 공유 메모리 접근 지연시간 또한 증가한다. 본 논문에서는 SPMD(Single Program Multiple Data) 계열의 병렬 프로그램 수행에 적용될 수 있는 새로운 메모리 접근 기법을 제시한다. 이 기법은 과대한 메모리 접근 지연 시간에 기인하는 성능 저하를 완화할 수 있다. 이 기법에서는 메모리에 대한 쓰기 요구를 우선 순위에 따라 차별화하여 우선 순위가 높은 쓰기를 먼저 처리하되, 그렇지 않은 쓰기 요구는 상호 연결망의 유휴 전송 능력이 충분할 때까지 미루어 처리될 수 있도록 한다. 이와 같은 방법으로 쓰기 요구를 처리하면 프로세서가 쓰기 요구의 처리 완료를 기다려 휴지 상태에 빠지는 시간을 줄일 수 있을 뿐 아니라, 상호 연결망의 유휴 전송 능력을 활용할 수 있기 때문에 병렬 프로그램의 수행 속도를 개선할 수 있다.
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공유메모리 다중프로세서의 동기를 위한 효율적 메모리 접근 기법
최건(Ghun Choe),민상렬(Sang-Lyue Min),김종상(Chong Sang Kim) 한국정보과학회 1993 정보과학회논문지 Vol.20 No.9
공유 메모리를 갖는 다중 프로세서 시스템의 메모리 모델은 단일 프로세서의 메모리 모델을 단순히 확장한 것으로 생각할 수 있기 때문에 단일 프로세서에서 사용하는 많은 프로그래밍 개념을 그대로 빌려 사용할 수 있다는 큰 장점이 있다. 그러나 시스템을 구성하는 프로세서나 메모리 모듈의 수가 늘어날수록 상호 연결망에서의 전송 지연 시간이 길어지기 때문에 공유 메모리에 대한 접근 지연 시간이 증가한다. 따라서 다중 프로세서 시스템을 대규모로 구성하는 경우 공유 메모리 접근에서 발생하는 병목 현상이 전체 시스템의 성능 향상을 제약한다. 본 논문에서는 SPMD(Single Program Multiple Data) 계열의 병렬 프로그램 모델에서 동기 방법으로 사용되는 배리어(barrier) 동기를 중심으로, 공유 메모리 접근 지연 시간에 기인하는 성능 제약을 완화할 수 있는 새로운 메모리 접근 기법을 제시한다. 이 기법에서는 메모리에 대한 쓰기 요구를 우선 순위에 따라 차별화하여 우선 순위가 높은 쓰기를 먼저 처리하되, 그렇지 않은 쓰기 요구는 상호 연결망의 유휴 전송 능력이 충분할 때까지 미루어 처리될 수 있도록 한다. 이와 같은 방법으로 쓰기 요구를 처리하면 프로세서가 쓰기 요구의 처리 완료를 기다려 휴지 상태에 빠지는 시간을 줄일 수 있을 뿐 아니라, 상호 연결망의 유휴 전송 능력을 활용할 수 있기 때문에 병렬 프로그램의 수행 속도를 개선할 수 있다. 본 논문에서는 시뮬레이션을 통하여 유보성 쓰기를 적용한 메모리 쓰기 방식이 이전의 기법들보다 우월한 성능을 지님을 확인하였다. One of the most important advantages of shared-memory multiprocessors is that many of the programming techniques used in uniprocessors can be borrowed since the memory model of the shared-memory multiprocessors is conceptually a simple extension of that of the uniprocessors. However, as the numbers of processors and memory modules increase, the memory latency time also increases and, therefore, large-scale shared-memory multiprocessors suffer from shared-memory bottleneck. This paper proposes a nobel shared memory access technique, called the delayed write technique, that tries to reduce the adverse impact of the shared-memory bottleneck on the performance of programs written in the SPMD(Single Program Multiple Data) parallel programming paradigm. In the proposed technique, each write to shared variables is assigned a priority and writes are processed according to this priority. Therefore, low priority writes are processed only when there is enough surplus bandwidth in the processor-memory interconnection network. This priority-based memory access scheme not only reduces the idle time of synchronizing processors but also improves the overall program performance by making more effective use of limited bandwidth of the processor-memory interconnection network. In the paper, we also show, by simulation based on a simple SPMD execution model, that the proposed technique outperforms the previous techniques.
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