TTP: 레이 트레이싱 (Ray Tracing)의 정밀한 프리페칭 (Prefetching)을 위한 하드웨어 효율적 설계

요약

레이 트레이싱의 핵심 병목 현상인 BVH 순회 과정에서의 메모리 지연 시간을 해결하기 위해 새로운 하드웨어 프리페처인 TTP를 제안합니다. TTP는 RT 유닛의 기존 트리 순회 스택을 활용하여 매우 높은 정확도로 노드 데이터를 미리 가져옴으로써 메모리 대역폭 문제를 완화합니다. 시뮬레이션 결과, 하드웨어 오버헤드를 최소화하면서도 베이스라인 대비 최대 1.89배의 성능 향상을 달성했습니다.

핵심 포인트

• 레이 트레이싱의 주요 병목은 BVH 순회 시 발생하는 메모리 대역폭 제한 문제임
• TTP는 기존 하드웨어 트리 순회 스택을 활용하여 높은 정확도의 프리페칭을 수행함
• DFS 기반 순회 시 스택에서 노드가 팝(Pop)되는 시점을 활용해 상향 순회 데이터를 예측함
• Vulkan-sim 2.0 시뮬레이션 결과, 평균 1.48배의 속도 향상과 98.92%의 높은 L1 정확도를 기록함