슈퍼컴퓨팅이란 무엇인가요?

슈퍼컴퓨팅 기술은 세계에서 가장 빠른 컴퓨터인 슈퍼컴퓨터로 구성됩니다. 슈퍼컴퓨터는 상호 연결, I/O 시스템, 메모리 및 프로세서 코어로 구성됩니다.

기존 컴퓨터와 달리 슈퍼컴퓨터는 두 개 이상의 중앙처리장치(CPU)를 사용합니다. 이러한 CPU는 프로세서 또는 프로세서 그룹(대칭형 멀티프로세싱(SMP))과 메모리 블록으로 구성된 컴퓨팅 노드로 그룹화됩니다. 규모에 따라 슈퍼컴퓨터에는 수만 개의 노드가 포함될 수 있습니다. 상호 연결 통신 능력을 통해 이러한 노드는 특정 문제를 해결하기 위해 협업할 수 있습니다. 노드는 또한 상호 연결을 사용하여 데이터 스토리지와 네트워킹 같은 I/O 시스템과 통신합니다.

한 가지 주의할 점은 최신 슈퍼컴퓨터의 전력 소비량 때문에 데이터센터에는 이를 모두 수용할 수 있는 냉각 시스템과 적절한 시설이 필요하다는 점입니다.

슈퍼컴퓨터는 종종 인공 지능 프로그램을 실행하는 데 사용되기 때문에 슈퍼컴퓨팅은 AI와 동의어가 되었습니다. 이러한 정기적인 사용은 AI 프로그램에 슈퍼컴퓨터가 제공하는 고성능 컴퓨팅이 필요하기 때문입니다. 즉, 슈퍼컴퓨터는 일반적으로 AI 애플리케이션에 필요한 워크로드 유형을 처리할 수 있습니다.

예를 들어, IBM은 빅데이터와 AI 워크로드를 염두에 두고 Summit 및 Sierra 슈퍼컴퓨터를 구축했습니다. 이들은 모든 기업에서 사용할 수 있는 기술을 사용하여 초신성을 모델링하고, 새로운 물질을 개척하며, 암, 유전 및 환경을 탐구하는 데 도움을 주고 있습니다.

슈퍼컴퓨팅은 초당 부동 소수점 연산(FLOPS)으로 측정됩니다. 페타플롭은 컴퓨터의 처리 속도를 나타내는 단위로 천조 플롭에 해당합니다. 1페타플롭 컴퓨터 시스템은 1조(10¹⁵) 플롭을 수행할 수 있습니다. 다른 관점에서 슈퍼컴퓨터는 가장 빠른 노트북보다 백만 배 더 많은 처리 능력을 가질 수 있습니다.

TOP500 목록에 따르면 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터는 2021년 6월 기준 442페타플롭의 속도를 자랑하는 일본의 Fugaku입니다. IBM 슈퍼컴퓨터인 Summit과 Sierra는 각각 148.8페타플롭 및 94.6페타플롭으로 2위와 3위를 차지했습니다. Summit은 테네시주에 있는 미국 에너지부 시설인 Oak Ridge National Laboratory에 있습니다. Sierra는 캘리포니아의 로렌스 리버모어 국립 연구소에 위치해 있습니다.

오늘날의 속도를 고려하자면, 1976년 로스 알라모스 국립 연구소에 설치된 Cray-1은 약 160메가플롭의 속도를 관리했습니다. 1 메가플롭은 100만(10⁶) 플롭을 수행할 수 있습니다.

슈퍼컴퓨팅이라는 용어는 다른 유형의 컴퓨팅과 동의어로 사용되기도 합니다. 하지만 때로는 동의어가 혼동될 수 있습니다. 컴퓨팅 유형 간의 몇 가지 유사점과 차이점을 명확히 하기 위해 몇 가지 일반적인 비교를 소개합니다.

슈퍼컴퓨팅은 일반적으로 슈퍼컴퓨터를 사용하여 복잡하고 대규모의 계산 프로세스를 지칭하는 반면, 고성능 컴퓨팅(HPC)은 여러 대의 슈퍼컴퓨터를 사용하여 복잡하고 대규모의 계산을 처리하는 것을 말합니다. 두 용어는 종종 같은 의미로 사용됩니다.

슈퍼컴퓨터는 병렬 처리를 사용할 수 있기 때문에 슈퍼컴퓨터를 병렬 컴퓨터라고도 합니다. 병렬 처리는 여러 CPU가 주어진 시간에 하나의 계산을 해결하는 것을 말합니다. 하지만 HPC 시나리오에서는 반드시 슈퍼컴퓨터를 사용하지 않고도 병렬 처리를 사용할 수 있습니다.

또 다른 예외는 슈퍼컴퓨터가 벡터 프로세서, 스칼라 프로세서 또는 멀티스레드 프로세서와 같은 다른 프로세서 시스템을 사용할 수 있다는 것입니다.

양자 컴퓨팅은 양자 역학의 법칙을 활용해 데이터를 처리하고 확률에 기반한 계산을 수행하는 컴퓨팅 모델입니다. 세계에서 가장 강력한 슈퍼컴퓨터도 해결할 수 없고 앞으로도 해결할 수 없는 복잡한 문제를 해결하는 것을 목표로 합니다.

1940년대에 콜로서스 머신이 블레츨리 파크에서 가동된 이후, 슈퍼컴퓨팅은 수년에 걸쳐 발전해 왔습니다. 콜로서스는 GPO(영국 우편국)의 연구 전화 엔지니어인 토미 플라워스가 설계한 최초의 기능적 전자 디지털 컴퓨터였습니다.

슈퍼컴퓨터라는 용어는 1960년대 초 IBM이 IBM® 7030 Stretch를 출시하고 Sperry Rand가 UNIVAC LARC를 발표하면서 사용되기 시작했습니다. 이 두 대의 슈퍼컴퓨터는 당시 출시된 가장 빠른 상용 머신보다 더 강력하도록 설계된 의도적인 슈퍼컴퓨터입니다. 슈퍼컴퓨팅의 발전에 영향을 미친 사건은 1950년대 후반 미국 정부가 군사 애플리케이션을 위한 최첨단 성능 컴퓨터 기술 개발에 정기적으로 자금을 지원하기 시작하면서 시작되었습니다.

슈퍼컴퓨터는 처음에는 정부를 위해 제한된 수량으로 생산되었지만 개발된 기술은 산업 및 상업 주류로 자리 잡았습니다. 예를 들어, 미국의 두 회사인 Control Data Corporation(CDC)과 Cray Research는 1960년대 중반부터 1970년대 후반까지 상업용 슈퍼컴퓨터 산업을 주도했습니다. Seymour Cray가 설계한 CDC 6600은 최초의 성공적인 상용 슈퍼컴퓨터로 간주됩니다. IBM은 이후 1990년대부터 오늘날까지 상업 업계의 리더가 되었습니다.