MIT 과학자들, 고성능 코드 작성을 위한 프로그래밍 언어 ‘엑소(Exo)’ 개발

MIT 과학자들, 고성능 코드 작성을 위한 프로그래밍 언어 ‘엑소(Exo)’ 개발: 안하영 / 기사승인 : 2022-07-13 12:02:19

MIT(Massachusetts Institute of Technology) 과학자들이 새로운 프로그래밍 언어인 엑소(Exo)를 개발했다.

MIT뉴스는 7월 12일(현지 시각), “컴퓨터과학‧인공지능연구소(CSAIL) 과학자들이 하드웨어 가속기에서 고성능 코드를 작성하기 위해 엑소라는 새로운 프로그래밍 언어를 개발했다”고 밝혔다.

다른 프로그래밍 언어, 컴파일러와 달리 엑소편집(Exocompilation)이라는 개념을 기반으로 구축된 엑소는 전통적으로 많은 연구가 특정 하드웨어에 최적화 프로세스를 자동화한다는 데 착안해 개발됐다. 보통 하드웨어 가속기를 프로그래밍할 때는 완전히 새로운 소프트웨어 지원을 구축해야 한다. 가속기는 CPU보다 훨씬 빠르게 특정 작업을 실행할 수 있지만, 즉시 사용할 수는 없다. 소프트웨어는 전체 응용 프로그램 시스템과 호환되도록 가속기의 명령을 효율적으로 사용해야하기 때문이다.

엑소는 대상 하드웨어에 대해 매개 변수화된 컴파일러로, 동일한 컴파일러가 다양한 하드웨어 가속기에 적응할 수 있다. 특수 가속기 칩을 사용하면 훨씬 더 빠르게 수행하는 매우 복잡한 프로그램으로 변환할 수 있도록 돕는다. 예를 들면 엔지니어들은 엑소를 사용해 간단한 행렬 곱셈을 보다 복잡한 프로그램으로 변환할 수 있으며, 특수 가속기를 사용하면 훨씬 더 빠르게 실행할 수 있다.

엑소는 새로운 액셀러레이터와 컴파일하기 위해 지저분한 C++ 코드를 작성하는 대신 목표로 삼고 싶은 하드웨어의 ‘모양’을 기록하는 추상적이고 균일한 방법을 제공한다. 그런 다음 처음부터 완전히 새로운 것을 작성하는 대신 기존 엑소 컴파일러를 재사용해 새로운 설명에 적응할 수 있다.

이렇게 되면 하드웨어 혁신가의 아이디어에 새 컴파일러를 개발하는 데 비용 걱정을 할 필요가 없어진다. 덕분에 엔지니어들은 더 많은 아이디어를 시도하고 출시할 수 있다.

엑소편집의 또 다른 핵심은 성능 엔지니어가 컴파일러를 수정하지 않고도 최적화하려는 새 칩을 설명할 수 있다는 것이다. 전통적으로 하드웨어 인터페이스의 정의는 컴파일러 개발자에 의해 유지되지만, 이러한 새로운 가속기 칩의 대부분은 하드웨어 인터페이스가 독점적이다. 회사는 특정 칩을 지원하도록 수정된 전체 기존 컴파일러의 자체 복사본(포크)을 유지해야 한다. 이를 위해서는 성능 엔지니어 외에 컴파일러 개발자를 고용해야 한다. 하지만 엑소에서는 엑소컴파일러의 하드웨어별 백엔드 정의를 외부화한다. 이를 통해 오픈 소스 프로젝트인 엑소와 종종 독점적인 하드웨어 관련 코드를 더 잘 구분할 수 있다.

이번 연구에 참여한 MIT 조 나단 레이건-켈리(Jonathan Ragan-Kelley) 조교수는 “엑소의 미래는 보다 생산적인 스케줄링 메타언어를 탐구하고 GPU를 포함한 더 많은 가속기에 적용하기 위해 병렬 프로그래밍 모델을 지원하도록 의미론을 확장하는 것”이라고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 미국 국방고등연구계획국(Defense Advanced Research Projects Agency)이 공동후원하는 반도체연구공사(Semiconductor Research Corporation) 프로그램 지원으로 진행됐다. 연구 결과는 2022 프로그래밍 언어 설계 및 구현에 관한 미국 컴퓨터학회 프로그래밍언어 분과(ACM SIGPLAN) 회의에서 발표됐다.