배치 기법에 따른 3차원 멀티코어 프로세서의 온도와 성능 분석 및 GPU 기반의 고성능 마이크로프로세서 설계 방안

국문 초록 (Abstract)

공정기술 발달로 인해 칩 내부 집적도가 크게 증가하면서 내부 연결 망이 멀티코어 프로세서의 성능 향상을 제약하는 주된 원인이 되고 있다. 내부 연결 망에서의 지연시간으로 인한 프로세서 성능 저하 문제를 해결하기 위한 방안 중 하나로 3차원 적 층 구조 설계 기법이 최신 멀티코어 프로세서를 설계하는데 있어서 큰 주목을 받고 있다. 3차원 적 층 구조 멀티코어 프로세서는 코어들이 수직으로 쌓이고 각기 다른 층의 코어들은 TSV를 통해 상호 연결되는 구성으로 설계된다. 2차원 구조 멀티코어 프로세서에 비해 3차원 적 층 구조 멀티코어 프로세서는 내부 연결 망의 길이를 감소시킴으로 인해 성능 향상과 전력소모 감소라는 장점을 가진다. 하지만, 이러한 장점에도 불구하고 3차원 적 층 구조 설계 기술은 증가된 전력 밀도로 인해 발생하는 프로세서 내부 온도 상승에 대한 적절한 해결책이 마련되지 않는다면 실제로는 멀티코어 프로세서 설계에 적용되기 어렵다는 한계를 지니고 있다. 본 논문에서는 3차원 멀티코어 프로세서를 설계하는데 있어서 온도 상승 문제를 해결하기 위한 방안 중 하나인 플로어플랜 기법을 다양하게 적용해 보고, 기법 적용에 따른 프로세서의 성능, 전력효율성, 온도에 대한 상세한 분석 결과를 알아보고자 한다. 뿐만 아니라, 본 논문에서는 시장성과 기술 경쟁력 등을 고려하여, 강력한 연산 능력을 가진 GPU를 기반으로 하는 고성능 마이크로프로세서를 설계하는 방안 또한 더불어 연구하고자 한다. 실험 결과에 따르면, 본 논문에서 제안하는 온도를 고려한 3가지 플로어플랜 기법들은 3차원 멀티코어 프로세서의 온도 상승 문제를 효과적으로 해결함과 동시에, 플로어플랜 변경으로 데이터 패스가 바뀌면서 성능이 저하될 것이라는 당초 예상과는 달리, 온도 하락으로 인해 동적 온도 제어 기법의 적용 시간이 줄어들면서 성능 또한 향상시킬 수 있음을 보여준다. 이와 함께, 온도 하락과 실행 시간 감소로 인해 시스템에서의 전력 소모 또한 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

목차 (Table of Contents)

• 1.서론 3
• 1)연구 배경 3
• 2)연구 목표 10
• 3)논문 구성 10
• 2. 관련 연구 11
• 1)3차원 멀티코어 프로세서 설계 기술 11
• 2)동적 온도 제어 기법 12
• 3)플로어플랜 기법 14
• 4)GPU 16
• 5)APU 21
• 3. 본론 23
• 1)배치 기법을 이용한 3차원 멀티코어 프로세서의 저온도 기법 23
• 2)GPU 기반의 고성능 마이크로프로세서 설계 방안 26
• 4. 모의 실험 35
• 1)모의실험 환경 35
• 2)모의실험 결과 38
• 5. 결론 및 향후과제 43
• 참고문헌 45
• 영문초록 51