Visual Studio 2010 공식 팀 블로그 @vsts2010

void AddArrays(int n, int * pA, int * pB, int * pC)

{

    array_view<int,1> a(n, pA);

    array_view<int,1> b(n, pB);

    array_view<int,1> sum(n, pC);

    parallel_for_each(

        sum.grid,

        [=](index<1> i) restrict(direct3d)

        {

            sum[i] = a[i] + b[i];

        }

     );

}

array_view 라는 것이 먼저 눈에 보입니다.
C++ AMP 에서는 대규모 메모리를 의미하는 클래스로
array 와 array_view 라는 것이 있습니다.
기본적으로 이 두 클래스의 목적은
accelerator 상으로 데이터를 옮기기 위함 입니다.

array 의 경우에는 실제 데이터 배열입니다.
STL 의 컨테이너와 유사합니다.
반면 array_view 는 데이터 배열의 일종의 래퍼( wrapper ) 입니다.
그래서 array_view 는 STL의 이터레이터( iterator ) 와 유사한 동작을 합니다.
array_view는 한 번에 여러 데이터의 동시에 접근할 수 있으며,
랜덤 액세스( random-access ) 가 가능합니다.

array 에 의해서 정의되는 배열 데이터는 accelerator 상에 메모리를 가지게 됩니다.
이것은 개발자가 직접 정의해서 할당할 수도 있고,
런타임( runtime ) 에 의해서 자동적으로 생성될 수도 있습니다.
그렇기 때문에 실제 데이터가 생성되어질 때 깊은 복사( deep-copy )를 하게 됩니다.
우리가 일반적으로 오브젝트를 메모리에 생성했을 때와 같다고 생각하시면 됩니다.
array 는 다음과 같이 사용할 수 있습니다.( 샘플은 msdn 에서 가져왔습니다 )

vector<int> data(5);
for (int count = 0; count < 5; count++)
{
    data[count] = count;
}

array<int, 1> a(5, data);

parallel_for_each(
    a.grid,
    [=, &a](index<1> idx) restrict(direct3d)
    {
        a[idx] = a[idx] * 10;
    }
);

data = a;
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
    cout << data[i] << "\n";
}

반면에 array_view는 이름에서 유추할 수 있듯이,
실제 데이터들은 다른 accelerator 상에 있고,
이를 연산을 위해서 복사를 하는 개념입니다.
즉, 커널 함수가 실행될 때, 데이터가 복사됩니다.
( 커널 함수는 AMP 내의 람다 함수 부분을 의미합니다. )

이 array_view 개념은 DirectX11 에서 보셨던 분들은 쉽게 이해할 수 있는 개념입니다.
바로 ComputeShader 를 위해서 데이터들을 연결하는 바로 그 개념이기 때문입니다.
아래의 그림은 ComputeShader 의 동작 방식을 보여주는데,
SRV( shader resource view )와 UAV( unordered access view ) 라는 것이
결국 view 의 역할을 하는 것입니다.

C++ AMP라는 것을 들어보셨나요?근래에 나온 단어입니다.

AMP는 AcceleratedMassive Parallelism의 약자로 병렬 프로그래밍과 관련된 것입니다.

C++ AMP는 2주 전의 AMD의 Fusion 컨퍼런스에서Microsoft의 Herb Sutter씨가(MS의프로그램 언어 아키텍터 이자 C++ 표준 위원 멤버) 처음으로공개한 것으로 다음 버전의 Visual Studio(현재는Visual C++만)에서 GPGPU 프로그래밍환경을 제공하는 것을 뜻합니다.

병렬 프로그래밍에서 대해서 조금 깊게 공부하신 분들은 아마 GPGPU라는것을 들어본 적이 있으리라 생각합니다. GPGPU는 간단하게 말하자면 GPU를 CPU 처럼 사용하자라는 것으로 GPU의 높은 성능을 사용하여 CPU와 똑 같게는 사용할 수는 없지만연산 처리에서 높은 병렬 기능을 사용하여 CPU보다 훨씬 뛰어난 결과를 얻을 수 있습니다.

현재까지 GPGPU 개발환경은NVIDIA의 Cuda와 오픈 아키텍처인 OpenCL,DirectX 베이스의 DirectCompute가 있습니다.

GPGPU 프로그래밍의 단점은 프로그래밍이 복잡하고 아직 레퍼런스가적다는 단점이 있어서 아직은 일반적인 프로그래밍 영역에 들어오지 못하고 있습니다(사실 아직 일반 병렬프로그래밍도 쉽게 사용하지 못하고 있으니..). 그래서 GPGPU가나온 것은 몇 년이 지났지만 아직 일부 전문 영역에서만 사용되고 있었습니다.

그러나 CPU 아키텍처가 멀티코어에서 헤테로지니어스 아키텍처(이기종의 CPU가 결합.CPU+GPU등)로 서서히 넘어가고 있어서 자연스럽게GPGPU 프로그래밍이 부각되고 있었습니다. 하지만 아직도 개발환경의 뒷받침이 부족한 상태였는데드디어 우리 개발자에게 친숙한 Visual C++에서 이런 문제를 해결하려고 합니다.

C++ AMP는 쉽게 말하면Visual C++에서 GPGPU 프로그래밍을 지원하는 것을 말합니다. Visual C++의 뛰어난 개발환경을 토대로 하여 이때까지 복잡했던GPGPU 프로그래밍을 일반 프로그래밍 하듯이 사용할 수 있게 해줍니다. 이로써 GPGPU가 일반 프로그래밍 영역으로 들어 올 수 있는 큰 계기가 되었다고 생각합니다.

C++ AMP에 대해서 AMD의 Fusion 컨퍼런스에서 데모를 시연한 Daniel Moth의 블로그에올라온 글을 정리하면

개발자의 생산성과 이식성을 저해하지 않고 헤테로지니어스 하드웨어 프로그래밍의 허들을 낮게 하여 프로그래밍 일반영역에서 사용할 수 있도록 한다.

현재의 대 규모 병렬 하드웨어(CPU와 GPU)의 사용을 돕기 위한 것만이 아닌 코드의 투자를 미래에 대비한 디자인으로 하여 견고하도록 한다.

Visual Studio의 일부분으로 또 다른 컴파일러나 다른 구문을배울 필요가 없다.

현재의 C++ 언어를 사용하며 C나다른 파생 언어가 아니다.

Visual Studio vNext와 완벽하게 통합하여 지원한다. 편집, 빌드, 디버그, 프로파일러 등 Visual Studio의 다른 모든 기능이 C++ AMP와 같이 동작한다.

기존의 Concurrency Runtime의 일부로 STL와 비슷한 형태의 라이브러리를 제공하여 amp.h 헤더 파일을제공한다.

병렬화를 주 특징으로 하여 헤테로지니어스 하드웨어 위에서 거대한 다 차원 데이터를 아주 쉽게 동작한다.

유일의 코어 C++ 언어 확장을 도입한다.

DirectX(DirectCompute) 위에 구축하지만 C++ AMP에서는 DirectX의 모습은 나타나지 않는다(즉 DirectX를 몰라도 상관 없다).

또 동 세미나에서 기조 연설을 한 Herb Sutter씨의 강연 중 C++ AMP에 관한 내용으로는

C++ AMP에 의해서 기존의C++에서 큰 변경을 가하지 않으면서 언어를 확장하는 점을 강조하여 새로운 언어가 만들어서 개발자에게 혼란을 주는 것을 피했다라는것을 알림.

언어 확장으로 restrict() 함수와 array_view라는 2개의 type이 Key로 잡음. restrict()는 프로세서 아키텍처에 따라서 실행가능한 기능에 제한을 거는 것이고 array_view는 불 균인한 메모리 공간으로의 접근으로 생기는문제를 회피하기 위한 것으로 메모리 공간을 N 차원의 배열로서 작업하는 것을 뜻한다. 메모리 공간의 추상화라고 할 수도 있다. restrict()와 array_view는 프로세서 아키텍쳐와 메모리 공간의 차이를 흡수할 수 있는 것으로 C++ AMP의 중요한 Key이다.

C++ AMP의 컴파일러는Visual Studio의 차기 버전에서 들어갈 예정으로 릴리스는 이번 연말로 예상하고 있다. 또이 컴파일러는 오픈 사양일 예정으로 Windows 상의 VisualStudio 뿐만이 아닌 그 이외의 개발 환경(C++ Builder이나 이클립스 등)에서도 이용할 수 있도록 AMD와 협력 하여 개발 중이라고 한다.

DirectX의DirectCompute를 사용한다고 하니 C++ AMP를 사용한 프로그램은 Windows Vista 이상에서만 사용할 수 있을 것 같습니다(이유는 DirectCompute가 DirectX 10에서 지원하기 때문).

GPGPU에 관심은 있었지만 아직 시기상조라고 생각하는 분들은 C++ AMP가 나오면 개발 허들이 크게 내려가므로 본격적으로 준비를 해도 좋을 것 같습니다. AMD에서는 헤테로지니어스 컴퓨팅 프로그래밍의 전망을 CUDA 등의독자 사양에서 OpenCL이나 DirectCompute 등의오픈 사양으로 이동하고, 전문 프로그래머만 프로그래밍 하는 시대를2011년까지로 보고 그 이후로는 일반 프로그래머가 완전하게 C++로 프로그래밍하는 헤테로지니어스컴퓨팅 프로그램이 올 것으로 보고 있다고 합니다.

저도 이제 슬슬 GPGPU 프로그래밍 쪽으로 들어가볼 예정인데 일단조만간 OpenCL부터 시작해 볼까 합니다. 연말에 VS의 vNext가 나올 수도 있다고 하니 그때 꼭 C++ AMP를 공부해서 그 내용을 공유하도록 하겠습니다^^

참고

헤테로지니어스 멀티 코어 http://jacking.tistory.com/513

Daniel Moth씨의 블로그 http://www.danielmoth.com/Blog/

  위 글을 정리한 한블로그(일본어)
 http://blogs.msdn.com/b/hiroyuk/archive/2011/06/20/10176783.aspx

AMD Fusion 컨퍼런스에서의 데모

비디오 http://channel9.msdn.com/posts/Daniel-Moth-Blazing-fast-code-using-GPUs-and-more-with-C-AMP

슬라이드 http://ecn.channel9.msdn.com/content/DanielMoth_CppAMP_Intro.pdf

일본의 임프레스 사이트에 올라온 Herb Sutter씨의 기존 강연정리 글

http://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/event/20110617_453939.html