국내외 슈퍼컴퓨터 동향
날짜2016.10.19
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    • 2016년 6월 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터는 중국의 ‘선웨이 타이후라이트’로 자체 기술력으로 세계 정상에 올라 과거 미국이 주도했던 슈퍼컴퓨터 기술력을 추월함
    • 국내 슈퍼컴퓨터 현황은 기상청의 미리와 누리가 각각 36위, 37위를 차지했으며, 한국과학기술정보연구원(KISTI) 슈퍼컴퓨팅센터에서는 차세대 슈퍼컴퓨터 5호기를 도입할 예정
  • 개요
    • 슈퍼컴퓨터의 성능 순위는 매년 6월과 11월에 1위부터 500위 까지 집계
    • High Performance Linpack(HPL)(1)로 실제 성능을 측정하여 높은 순으로 순위를 결정
    • 그림1-슈퍼컴퓨터의 연도별 성능 향상
    • 그림 1과 같이 슈퍼컴퓨터의 성능은 지수적(exponential)으로 향상되고 있으며, 2016년 현재 100 페타플롭급(2) 성능을 달성
    • 현대의 슈퍼컴퓨터는 CPU와 가속기(accelerator)를 탑재하여 높은 계산 성능을 확보
    • • 가속기는 주로 그래픽연산처리장치(GPU)와 Intel에서 개발한 계산전용 가속기인 XeonPhi가 주류를 이룸
    • 슈퍼컴퓨터는 극한의 과학 시뮬레이션에 주로 사용되나 최근 딥러닝 등 인공지능 분야에의 수요가 급증
    • 슈퍼컴퓨터가 활용되는 대표적인 분야는 기상 예측, 지진 예측, 우주 시뮬레이션 등으로 자연과학적 현상을 예측
    • • 미국의 오크리지 국립연구소의 슈퍼컴퓨터 타이탄(Titan)은 나노물질 연구, 터뷸런트 분석, 기후변화 예측, 복사 전달 분석 등의 연구에 활용
    • 특히 딥러닝 기술은 가속기의 성능을 십분 활용할 수 있는 장점이 있기 때문에 인공지능 분야에의 슈퍼컴퓨터 활용 사례가 증가하는 추세
    • 슈퍼컴퓨터의 기초과학은 고성능 컴퓨팅(High Performance Computing)
    • 고성능 컴퓨팅은 하드웨어 아키텍쳐를 기반으로 수치적인 라이브러리를 병렬화하는 기술
    • 다수의 컴퓨터, 다수의 연산처리장치로 구성되는 슈퍼컴퓨터는 일반적인 프로그래밍과는 다르게 병렬 컴퓨팅 기술이 필수적
    • • 최신 범용 중앙연산처리장치의 코어 수는 22개, 그래픽 연산처리장치의 코어수는 3,000여 개에 달함
    • • 수천개의 코어를 갖는 컴퓨터가 네트워크로 연결된 형태가 슈퍼컴퓨터로 컴퓨터 노드별, 연산처리장치별 병렬화 기술이 계산 효율을 결정
  • 세계 최고의 슈퍼컴퓨터 ‘선웨이 타이후라이트’
    • 중국 장쑤성에 위치한 우시 국가슈퍼컴퓨팅센터의 슈퍼컴퓨터
    • 중국의 자체기술력으로 생산한 슈퍼컴퓨터
    • • 타이후라이트의 CPU는 SW26010으로 260개의 RISC(3)타입 연산처리코어 탑재
    • 표1-선웨이 타이후라이트의 스펙
    • SW26010는 중국이 자체 개발한 CPU로 미국 중심의 x86 아키텍처에서 탈피
    • • 2006년 SW-1 프로세서를 시작으로 듀얼코어, 16코어 탑재 기술을 순차적으로 발전시킴
    • 타이후라이트는 watt당 연산성능도 세계 1위를 차지(watt당 6.07 기가플롭)
    • 그림2-중국의 슈퍼컴퓨터 선웨이 타이후라이트
    • 중국은 지난 3년간 top500 리스트에서 1위를 유지하여 명실상부한 슈퍼컴퓨터 강국으로 발돋움
    • 풍부한 자금력 뿐만 아니라 자체 기술력까지 확보
    • 2016년 5월까지 1위를 차지한 슈퍼컴퓨터는 중국 광저우의 텐허-2(초당 33.86 페타플롭의 성능)
  • 국내 현황
    • 국내 슈퍼컴퓨터는 기상청이 보유한 미리와 누리 슈퍼컴퓨터가 각각 36위, 37위를 차지했고, 500위 권에 7개의 슈퍼컴퓨터가 등재되었으며, 전 세계 컴퓨팅 파워 중 1.1% 차지
    • 그림3-(좌)500위권에 등재된 슈퍼컴퓨터 대수, (우)전체 슈퍼컴퓨터에서 우리나라가 차지하는 비중
    • 국가 슈퍼컴퓨팅센터에서는 차세대 슈퍼컴퓨터 5호기를 도입할 예정이고, 그 성능은 초당 약 30페타플롭으로 현재 500위권 슈퍼컴퓨터 중 2~3위에 해당하는 성능
    • 이와 동시에 세계 상위 10위권 수준의 슈퍼컴퓨터 기술 확보를 위해 ‘국가 초고성능컴퓨터 사업’을 추진하여 슈퍼컴퓨터 기술의 국산화를 위한 노력을 기울이고 있음
  • 결론
    • 지난 3년간 가장 빠른 슈퍼컴퓨터의 자리를 지켜온 중국이 자체기술력으로 1위를 수성함에 따라 과거 미국이 주도했던 슈퍼컴퓨터 시장의 패권을 차지함
    • 국내에서도 슈퍼컴퓨터 기술을 국산화하기 위한 노력을 기울이고 있으며, 차세대 슈퍼컴퓨터 5호기 도입으로 국제적인 입지를 강화하고 있음
    • (1) Linpack은 Linear algebra package의 약자로 수치선형대수 루틴이 포함됨. 예를 들면, 행렬의 고유치 해법, 행렬 분해법 등 미분방정식 기반의 과학 시뮬레이션과 관련된 함수들로 구성. HPL homepage : http://www.netlib.org/benchmark/hpl/
    • (2) Peta : 1015로 천조를 나타내는 SI 접두어, flop : 하나의 실수 연산을 나타냄
    • (3) Reduced Instruction Set Computing : 범용 연산처리장치와는 다르게 특정한 목적을 위해서 기능을 축소한 아키텍쳐