올해 쿼드 코어(코어 4개)를 시작으로 2년마다 코어 수가 2배씩 늘어가는 멀티코어 시대를 맞이했습니다. 과거 슈퍼 컴퓨터를 만들던 HPC(High Performance Computing) 분야 외에도 멀티코어 시대의 병렬 프로그래밍(Parallel Programming) 대한 아무런 준비가 없기 때문에 소프트웨어 개발자들은 당분간 혼돈의 시기를 살아갈 가능성이 큽니다.

하지만 대중적으로 사용되는 프로세서 중에도 이미 멀티코어 프로세서가 있는데 그 대표주자가 Cell Broadband Engine (CBE) Processor(줄여서 Cell 프로세서)입니다. PC에서는 아직 쿼드 코어도 일반화되지 않았지만 Cell 프로세서는 무려 9개의 코어를 가지고 있습니다. Cell 프로세서 프로그래밍이 어렵다고 소문이 나 있는 것도 이 때문입니다.

인텔의 코어 2 쿼드 프로세서는 4개의 동일한 코어를 가진 반면 Cell은 1개의 PPE(PowerPC Processing Element)와 8개의 SPE(Synergistic Processing Element)로 이루어져 있습니다. PPE는 PowerPC 아키텍처를 가진 메인 프로세서이고 8개의 SPE는 보조 프로세서 역할을 합니다. SPE는 각각 코드와 데이터를 저장할 수 있는 256kB의 로컬 스토어와 128비트의 레지스터를 128개 가지고 있습니다. SPE는 SIMD를 수행하는 데 최적화된 프로세서라고 보시면 됩니다.

Cell 프로그래밍은 크게 2가지 이유로 어렵습니다.

1) 메모리 모델

SPE 프로그래밍을 어렵게 하는 가장 큰 요인 중 하나는 캐쉬가 전혀 없다는 사실입니다. 로컬 스토어에 데이터를 load/store하기 위해서는 명시적으로 명령을 내려야만 합니다.

2) 병렬성

Cell 프로세서의 병렬성은 작게는 PPE와 SPE 모두 SIMD 명령을 지원한다는 점에서 나옵니다. 또한 슈퍼스칼라(superscalar)를 지원하기 때문에 한 클럭의 2개의 명령을 실행할 수 있습니다. 크게는 PPE와 8개의 SPE가 병렬로 동작합니다. PPE는 2개의 하드웨어 쓰레드를 가지고 있기 때문에 총 10개의 태스크가 동시에 수행되는 셈입니다.


멀티코어 프로그래밍에서 제일 중요한 것은 "프로그래밍 모델"입니다. 여러 코어를 효율적으로 활용할 수 있는 프로그래밍 모델을 찾는 것이 가장 큰 과제인 셈이죠. IBM dW의 Unleashing the power of the Cell Broadband Engine은 Cell 프로세서 특징과 프로그래밍 모델을 요약하고 있습니다. 어떻게 SPE를 프로그래밍해야 하는지 dW 기사가 어느 정도 이야기를 하고 있지만 쉬워 보이지는 않습니다. PPE, SPE의 특성, 메모리 모델 등을 다 고려해야만 성능이 난다고 하면 제대로 프로그래밍할 수 있는 사람은 별로 없을 테니깐요.

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