• 인터넷정보학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.41-47
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• 2014

본 논문은 도시기상모델인 전산유체역학모델(CFD_NIMR)을 GP-GPU에서 실행시키기 위해 CUDA Fortran 병렬프로그램을 구현하였다. GP-GPU는 원래 PCI 카드 형태의 그래픽 처리 장치이지만 저비용, 저전력으로 대량의 계산을 초고속으로 수행할 수 있는 일반 계산 가속기이다. 모델을 단일 Intel XEON 2.0 GHz CPU에서 실행한 결과와 Nvidia Tesla C1060 GPU에서 실행한 성능을 비교하였을 때 GP-GPU에서 15배 정도의 빠른 속도를 보였다. 또한 다중 CPU를 사용한 MPI 병렬프로그램과 비교한 경우에도 GP-GPU에서 보다 더 효율적인 성능을 보였다. 본 논문에서 제시한 프로그램 방식은 유사한 구조를 가진 수치모델을 GP-GPU 병렬 프로그램으로 구현하는데 쉽게 적용할 수 있을 것으로 기대한다.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제14권6호
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• pp.41-47
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• 2013

GP-GPU는 그래픽 처리를 위한 GPU의 다중쓰레드를 일반 수치 계산에 활용하여 초고속으로 계산하는 장치이다. GP-GPU에서는 CPU의 캐시메모리와는 달리 다중쓰레드가 공유하는 공유메모리의 형태로 캐시메모리를 제공하며, 공유메모리는 사용자 프로그램에서 직접 제어할 수 있다. 본 연구에서는 GP-GPU의 캐시메모리를 사용하여 계산 성능을 향상시키기 위한 블록 구조의 병렬 LU 분해 프로그램을 구현하였다. Nvidia CUDA C로 구현된 병렬 블록 LU 분해 프로그램은 동일한 GP-GPU 상에서 일반 LU 분해 프로그램에 비교하여 7~8배 이상의 속도 개선을 보였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제26권9호
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• pp.1-12
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• 2021

본 논문은 GPU 프로그램의 메모리의 상태 및 접근사건과 배리어 위치 정보를 감시하고, 실제 메모리 쓰기를 배리어 영역 종료 직전에 발생시키거나 배리어 영역을 재수행시켜 원자성 위배를 수행 중에 수리하는 도구인 ARCAV (Atomatic Recovery of CUDA Atomicity violation)를 제시한다. 기존의 연구들은 Lock과 Sleep 명령어를 사용하여 원자성 위배를 진단 및 수리하도록 구현되었기 때문에 지원되는 명령어와 동기화 기법이 CPU (Central Processing Unit) 프로그램과 다른 GPU (Graphics Processing Unit) 프로그램에는 적용될 수 없었고, GPU 프로그램에서는 원자성 위배의 탐지에 대한 연구만 수행되었다. 제안하는 ARCAV는 GPU 프로그램의 실행모델에서 수행될 수 있도록 설계되어 스레드 구성과 메모리 계층에 무관하게 실세계에서 발생한 원자성 위배를 대표하는 네 가지 패턴의 원자성 위배를 실시간으로 탐지하고 수리할 수 있다. 실험 결과 동시에 실행되는 스레드 개수와 구성에 무관하게 일정한 오버헤드를 보였다. 원자성 위배를 프로그램 수행 중에 실시간으로 탐지하고 수리하기 위해 소요되는 오버헤드는 네 개의 실세계 GPU 커널에서 실험되었고, 원본 프로그램 대비 평균 2.1배의 수행시간으로 동작하였다.

• 디지털산업정보학회논문지
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• 제11권1호
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• pp.27-35
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• 2015

Increasing the number of GPU (Graphic Processor Unit) cores, the studies on High Performance Computing Platform using GPU have actively been made in recent. This trend has led to the development of GPGPU (General Purpose GPU) and CUDA (Compute Unified Device Architecture) Framework. In this paper, we explain the many benefits of the GPU based system, and propose the ICIDF(Identify Compute-Intensive Data set and Function) methodology to apply GPU technology to legacy military information system for performance improvement. To demonstrate the efficiency of this methodology, we applied this method to AES CPU based program obtained from the Internet web site. Simply changing the data structure made improved the performance of AES program. As a result, the performance of AES based GPU program is improved gradually up to 10 times. Depending on the developer's ability, additional performance improvement can be expected. The problem to be solved is heat issue, but this problem has been much improved by the development of the cooling technology.

• 스마트미디어저널
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• 제5권4호
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• pp.69-74
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• 2016

최근 그래픽 처리 장치(GPU)의 발전과 개발자 친화적인 GPGPU(General-Purpose computing on Graphics Processing Units)기술의 발전으로 인해 그래픽 처리 장치를 활용한 병렬 컴퓨팅의 사용이 확대되고 있다. 이를 통해 과학, 의학, 공학 등 많은 분야에 걸쳐 기존 CPU 컴퓨팅 환경보다 더 빠른 처리속도로 결과 값을 얻어 낼 수 있게 되었다. 본 논문은 CPU 기반 컴퓨팅과 GPU 기반 컴퓨팅의 연산처리 속도의 차이의 비교를 위해 기존 CPU 기반으로 구현된 영상 품질 측정 프로그램을 NVIDIA사의 GPGPU기술을 사용할 수 있도록 프로그램을 포팅한다. 포팅한 프로그램을 바탕으로 GPGPU기술을 통한 프로그램의 가속화에 대하여 연구한다. 가속화된 프로그램은 CPU 기반의 프로그램보다 약 1.83배 정도의 실행 속도를 가진다. 또한 CPU 기반의 프로그램을 GPU 기반으로 수정할 때 생기는 제약과 문제점에 대해서도 기술한다.

• 정보과학회 논문지
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• 제42권12호
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• pp.1467-1473
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• 2015

본 논문에서는 고성능 병렬 계산 장치로 주목받고 있는 GPU에서의 선형 합동 방식(linear congruential)의 병렬 난수 생성 프로그램을 구현하였다. 난수는 임의성을 필요로 하는 모든 분야에서 중요하게 사용되며, 선형 합동 난수 방식은 컴퓨터 계산을 통하여 생성되는 의사 난수(pseudo random numbers) 생성 방식 중에 가장 많이 사용되는 방식이다. 본 논문에서는 NVIDIA CUDA 프로그래밍 모델을 사용하여 구현된 프로그램 및 MPI를 사용한 다중 GPU를 구동하는 병렬프로그램을 설명하고, 생성된 난수들의 임의성과 성능을 알아보았다. 또한 원주율(${\pi}$)을 계산하기 위한 몬테카를로 알고리즘을 사용하여 CUDA 라이브러리 함수인 cuRAND와 성능을 비교하였으며, 다수의 GPU를 동시에 계산한 성능의 변화도 알아보았다.

• 전자공학회논문지
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• 제50권4호
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• pp.89-96
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• 2013

컴퓨터의 그래픽 연산장치인 GPU는 그래픽 데이터의 연산뿐만 아니라 일반시스템 데이터를 처리할 수 있도록 발전되었으며, 3D 그래픽 관련 알고리즘이나 병렬 실행이 가능한 코드에 대해서는 CPU 보다 우수한 성능을 보여주고 있다. CPU 기반으로 제작된 일반적인 알고리즘을 GPU에서 실행하기 위해서는, GPU 시스템의 아키텍처를 이해하고 병렬처리 능력과 새로운 메모리 구조를 고려하여 코드를 재작성하여야 한다. 이를 위해서는 알고리즘을 성능 예측 모델에 적용하여 GPU 시스템에서 예상되는 성능 예측이 필수적이다. 이를 통해 GPU 기반 어플리케이션 개발에서 발생할 수 있는 문제점들을 사전에 예측하고, 성능에 대한 평가 지표를 구성할 수 있다. 본 논문에서는 AES 암호화 알고리즘에 성능예측 모델을 적용하여 작업량이 많은 조건하에서 높은 정확도로 성능 예측을 수행하였다.

• Computers and Concrete
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• 제18권5호
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• pp.1019-1039
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• 2016

In this paper, a parallel algorithm of nonlinear dynamic analysis of three-dimensional (3D) reinforced concrete (RC) frame structures based on the platform of graphics processing unit (GPU) is proposed. Time integration is performed using Newmark method for nonlinear implicit dynamic analysis and parallelization strategies are presented. Correspondingly, a parallel Preconditioned Conjugate Gradients (PCG) solver on GPU is introduced for repeating solution of the equilibrium equations for each time step. The RC frames were simulated using fiber beam model to capture nonlinear behaviors of concrete and reinforcing bars. The parallel finite element program is developed utilizing Compute Unified Device Architecture (CUDA). The accuracy of the GPU-based parallel program including single precision and double precision was verified in comparison with ABAQUS. The numerical results demonstrated that the proposed algorithm can take full advantage of the parallel architecture of the GPU, and achieve the goal of speeding up the computation compared with CPU.

• 한국산업정보학회:학술대회논문집
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• 한국산업정보학회 2009년도 춘계학술대회 미래 IT융합기술 및 전략
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• pp.196-199
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• 2009

높아지는 Graphic Processing Unit (GPU)의 연산 성능과 GPU에서의 범용 프로그래밍을 위한 개발 환경의 개발, 보급으로 인해 GPU를 일반연산에 활용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 이와같이 일반 연산에 활용되고 있는 GPU로 nVidia Tesla와 AMD/ATI의 FireStream 들이 있다. 특수목적 연산 장치인 GPU를 일반 연산을 위해 프로그래밍하기 위해서는 그에 맞는 프로그램 개발 환경이 필요한데 nVidia에서 개발한 CUDA (Compute Unified Device Architecture) 환경은 자사의 GPU 프로그램 개발을 위해 제공되는 개발 환경이다. CUDA 개발 환경은 nVidia GPU 프로그래밍 뿐만 아니라 차세대 이종 병렬 프로그램 개발 환경의 공개 표준으로 논의되고 있는 OpenCL (Open Computing Language) 와 유사한 특징을 보일 것으로 예상되기 때문에 그 중요성은 특정 GPU 에만 국한되지 않는다. 본 논문에서는 경로 적분 몬테 카를로 (Path Integral Monte Carlo) 방법을 CUDA 개발 환경을 사용하여 nVidia GPU 상에서 병렬화한 결과를 제시하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권1호
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• pp.17-23
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• 2014

그래픽 처리장치(GPU)는 병렬적인 정보를 포함하는 문제를 해결하는데 이상적이다. 본 연구에서는 GPU 는 입자동역학과 함께 다물체 동역학 시뮬레이션을 효율적으로 수행하기 위해 사용되었다. 수치계산을 위해서 HHT 암시적 적분 알고리즘이 사용되었다. 입자들 사이의 접촉을 판별하기 위해서 공간 분할 알고리즘과 입자 거동 해석법으로 이산 요소법(DEM)이 사용되었다. 개발된 다물체 동역학 프로그램은 해는 ADAMS 프로그램의 결과와 비교 검증하였다. CPU 기반의 순차해석 프로그램과 GPU 기반 병렬 프로그램은 입자의 수에 따른 수치계산 효율성을 알아보기 위해 서로 비교되었으며, 입자의 수가 많아질수록 계산시간은 단축되었다. 본 예제에서 입자의 수가 1,300 개일 때, 순차 해석 프로그램보다 병렬 프로그램이 약 5 배 가량 빠른 계산 속도를 보였다.