개요
이기종 시스템 아키텍처(영어: HSA;Heterogeneous System Architecture)는 2013년 경부터 AMD 및 이후 AMD를 주축으로 하는 HSA 재단에서 구상한 이기종 연산시스템 아키텍처이다.
이 아키텍처가 적용된 제품으로는 AMD에서 발매하는 4세대 이후의 APU(카베리)가 있으며 ARM 홀딩스의 ARM CPU에서도 적용 예정에 있다. 인텔의 경우 6세대 코어-i 시리즈 CPU부터 해당 아키텍처를 지원한다.[1]
구성
HSA는 hUMA와 hQ로 구성된다.
hUMA
hUMA(Heterogeneous Uniform Memory Access)는 CPU와 GPU에서 같은 메모리를 사용하도록 통일한 것이다. 기존에는 CPU와 GPU가 별개의 메모리를 사용했고, 같은 메모리를 사용하더라도 GPU를 위한 공간을 따로 배정하여 사용했으나 hUMA는 이 구분을 없애는 역할을 한다.
다만 GPU에서는 그동안 고속 메모리 사용을 위해 GDDR 메모리 기술과 HBM 등을 사용해왔으나 CPU에서 사용하는 DDR 메모리 기술은 이에 비해 속도가 느리다는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해 플레이스테이션 4에서는 메인 메모리로 DDR3 또는 DDR4가 아닌 GDDR5를 내장하였다.
hQ
hQ(Heterogeneous Queuing)은 기존의 GPGPU 기술이 운영체제의 커널 드라이버를 통해서 GPU에 스레드 스케쥴링되어 명령이 실행되던 것을 개선하여 애플리케이션에서 CPU와 GPU 모두에 바로 명령을 큐잉하여 실행하는 기술이다. 이 덕분에 오버헤드가 크게 줄어 실행 속도가 빨라지고 복잡도가 낮아지는 장점이 있다.
목표와 한계
HSA의 목표는 GPGPU 개발의 단순화와 성능 향상에 있다. HSA 자체는 하드웨어 아키텍처이기 때문에 비슷하게라도 구현하여 소프트웨어에서 이용할 수 있도록만 하면 되는 문제이기 때문에 AMD에서는 HSA를 위해 기존에 공개된 표준인 OpenCL에 기여하여 OpenCL 2.0부터는 HSA 관련 명령이 포함되었다.
오버헤드가 상당히 줄어들기 때문에 성능 향상치도 크며, 단순히 OpenCL을 이용해 GPGPU를 구현한 것에 비해서도 빠른 결과를 보여준다.[2]