슈퍼컴퓨터

슈퍼컴퓨터(supercomputer)란 일반 컴퓨터보다 훨씬 빠른 속도로 대용량 연산을 수행할 수 있는 컴퓨터를 말한다. 간략히 슈퍼컴(supercom)이라고도 한다. 슈퍼컴퓨터의 개념은 상대적이라서 시대에 따라 기준이 다르다. 현재의 슈퍼컴퓨터는 테라플롭스(TFlop/s) 또는 페타플롭스(PFlop/s) 단위로 연산 처리 속도를 표시하며 1 페타플롭스는 초당 1,000조 번, 1페타플롭스는 초당 1경 번의 부동소수점 연산 능력을 갖춘다.

2020년 6월 기준 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터는 일본의 후가쿠(富岳, Fugaku)로서 415.5 페타플롭스의 연산 속도를 가지고 있다. 이는 기존 세계 1위인 미국 테네시주 오크리지국립연구소의 아이비엠(IBM) 슈퍼컴 `서밋'(148.6 페타플롭스)보다 2.8배나 빠른 것이다. 한국의 경우 기상청, 대법원, 서울대학교, 한국과학기술정보연구원(KISTI), 한국과학기술연구원(KIST) 등에 슈퍼컴퓨터가 도입되어 있다.

개요

최초의 슈퍼컴퓨터라고 불릴만한 컴퓨터는 1964년, 미국의 씨디씨(CDC) 사가 내놓은 'CDC 6600'이다. 시모어 크레이가 설계한 컴퓨터로 1메가플롭스(MF)로, 1초에 연산 명령 100만 회 수행급 연산속도를 가졌다. 슈퍼컴퓨터는 “당대의 컴퓨터 중에서 월등한 연산 능력을 보유한 컴퓨터들”이라고 정의되며, 이는 매우 상대적인 개념으로, 한때는 슈퍼컴퓨터로 불리던 컴퓨터들이 컴퓨터 성능의 발전에 따라 미래에는 일반적인 고성능 컴퓨터 정도로 지칭될 수 있다는 것을 의미한다. 뛰어난 계산 성능을 자랑하는 슈퍼컴퓨터는 전통적으로 기상·기후 예측, 입자 물리, 천문우주, 생명공학 등 첨단 과학기술 분야의 연구에 주로 활용되었다. 또한, 실험이 매우 어렵거나 불가능한 핵실험 등 국방, 안보, 에너지 분야에서도 많이 사용된다. 최근에는 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT) 등의 4차 산업혁명의 기반으로 활용되고 있다. 세계 슈퍼컴퓨터 순위 사이트인 “탑 500 슈퍼컴퓨터(Top 500 supercomputer)"에서 린팩(linpack) 등의 성능 비교 테스트를 통해 매년 두 차례 가장 빠른 500대의 슈퍼컴퓨터 목록을 발표하는데, 통상 이 목록에 등재된 컴퓨터들을 슈퍼컴퓨터로 보며 여기서 빠지는 경우 슈퍼컴퓨터로서의 수명은 다하는 것으로 본다.

과거에는 슈퍼컴퓨터 전용의 벡터 중앙 처리 장치(CPU) 등 제작사별로 특수한 전문 기술을 사용하는 경우가 대부분이었으나, 최근의 슈퍼컴퓨터 기술 동향은 범용 중앙 처리 장치, 일반 서버에도 사용되는 표준 아키텍처, 리눅스 운영체제와 같은 오픈 소스 소프트웨어 등 표준적인 기술을 사용하는 것이 일반화되었다. 그리고 2017년 11월, 탑 500 슈퍼컴퓨터에서 슈퍼컴퓨터 리스트 최신판에 등재된 컴퓨터 500종 모두 리눅스로 구동한다는 소식과 함께 이제 리눅스가 슈퍼컴퓨터 분야를 지배한다고 보도했다.

역사

해외

고성능 컴퓨터(HPC, High Performance Computing)는 대량의 데이터를 신속하게 처리하기 위해 연산 처리 속도에 중점을 둔 고성능 컴퓨터를 말한다. 이 고성능 컴퓨터를 슈퍼컴퓨터라고 가정하면, 최초의 고성능 컴퓨터는 미국 씨디씨(CDC)에서 발표한 'CDC 6600' 모델이다. 당시에 시모어 크레이 및 연구원들은 '기존 컴퓨터보다 10배쯤 빠른 컴퓨터를, 슈퍼컴퓨터라고 부를 만한 컴퓨터를 만들어보자'라는 목표로 개발됐다고 전해진다. 씨디씨 6600의 연산 속도는 1메가플롭스(MFlop/s)로 초당 1백만 회의 부동소수점 연산이 가능했으며 현재의 축소명령어 집합(RISC) 방식과 비슷한 명령어 처리구조와 프로세서 병렬화, 최적화 등의 기술을 적용해 그 당시 가장 빠른 컴퓨터였던 아이비엠(IBM)사의 '아이비엠 7030'보다 3배 이상 빠른 연산 처리 속도를 달성했다. 이는 메가플롭스 급의 연산 성능을 달성한 최초의 컴퓨터였다. 씨디씨 6600은 당시 100여 대 이상 판매되었고 그중 절반 이상이 핵실험 연구에 쓰였다. 슈퍼컴퓨터의 대다수가 우주, 무기 개발, 날씨 등의 고도의 연산력이 필요한 특수분야에 집중적으로 쓰인다는 사실을 보면 씨디씨 6600은 성능 및 목적 면에서도 근대 슈퍼컴퓨터의 기틀을 닦은 모델이다. 시모어 크레이는 1972년 씨디씨를 떠나 오늘날까지 세계적으로 가장 잘 알려진 슈퍼컴퓨터 제작사 중 하나인 '크레이 리서치(Cray Research, 크레이)'를 설립하여 슈퍼컴퓨터 시장을 선도했다. 메가플롭스에 이어 1998년 최초의 기가플롭스(Gflop/s) 성능을 달성한 슈퍼컴퓨터도 크레이의 모델이며, 2020년 국내에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터인 기상청의 ‘누리온(Nurion)’ 역시 크레이에서 도입한 제품이다. 이와 같은 성능은 오늘날 개인용 컴퓨터가 수십에서 일백 기가플롭스 이상의 성능을 제공하는 것에 비교하면 보잘것없지만, 당시 기준으로는 매우 뛰어난 계산 성늘을 제공했다.

한편 일본에서는 1977년 후지츠(Fujitsu)사가 일본 최초의 슈퍼컴퓨터인 'F230-75APU' 시스템을 제작했다. 1980년대부터는 미국과 일본의 많은 컴퓨터 제조사들이 슈퍼컴퓨터 시장에 뛰어들었고, 여러 선진국의 과학기술 분야를 중심으로 슈퍼컴퓨터 도입량이 증가하기 시작했으며 슈퍼컴퓨터를 개발하는 업체의 수도 함께 증가했다. 하지만 1990년대 중반에는 당시 세계 경제를 뒤흔든 불황이 장기화하면서 시장이 축소되고 막대한 슈퍼컴퓨터 개발 비용 등으로 '슈퍼컴퓨터 시장 붕괴'의 시기를 겪게 되었으며 감당하지 못한 여러 제조사가 차례차례 파산하거나 경쟁 업체에 인수되며 소수의 메이저 업체만이 살아남은 지금의 구조로 재편됐다. 그러나 최근에는 표준적인 범용 기술을 사용하는 경우가 많아지면서 다시 슈퍼컴퓨터의 제조사가 증가하는 추세이다. 1997년에는 인텔(Intel)사에서 제작한 미국 산디(Sandia) 국립연구소의 에이에스씨엘 레드(ASCL Red) 시스템의 이론 성능이 1테라플롭스(Tflop/s)를 넘어섰고, 2007년에는 아이비엠사가 제작한 미국 로스 알라모스(Los Alamos) 국립연구소의 시스템이 1페타플롭스(Pflop/s)의 벽을 돌파하면서 마침내 페타플롭스 컴퓨팅의 시대가 찾아왔다. 2019년, 전 세계 주요 슈퍼컴퓨터 개발 업체로는 IBM, 인텔, 엔비디아, 크레이, 델 EMC, 레노버, 후지쯔, HPE 등이 있으며 국내만 놓고 보면 슈퍼컴퓨터 개발 업체 코코 링크가 2018년 1월 1.26 페타플롭스 수준의 슈퍼컴퓨터 ‘클라이맥스-페타큐브’를 출시하고 해외 판매에 성공한 사례가 있다.

국내

우리나라 슈퍼컴퓨터의 역사는 1988년 한국과학기술연구원(KIST) 산하 시스템공학 연구소(SERI)가 슈퍼컴퓨터 1호기로 크레이사의 크레이 투에스(Cray-2S) 시스템을 도입하면서 시작되었다. 이 시스템은 당시 중앙기상대의 일기예보, 3차원 한반도 지도 제작, 국산 자동차 및 항공기 부품 설계, 원자력발전소 안전성 분석 등에 활용되었고, 1993년 슈퍼컴퓨터 2호기로 크레이사의 멀티 프로세서 슈퍼컴퓨터인 크레이 와이엠피 씨90(Cray Y-MP C90) 시스템이 도입되면서 퇴역하였다. 한국과학기술정보연구원이 출범한 2001년 이후로는 범국가적인 계산 인프라 구축과 다양한 서비스의 제공을 위해 슈퍼컴퓨터를 에스엠피(SMP) 아키텍처 기반 시스템과 클러스터 형태의 초병렬 시스템 2가지 종류로 구분하여 도입하고 있다. 2001년에는 슈퍼컴퓨터 3호기로 일본 엔이씨(NEC)사의 'SX-5/SX-6' 시스템(SMP)과 아이비엠(IBM)사의 'p690' 시스템(초병렬)이 설치되었으며, 2007년에는 슈퍼컴퓨터 4호기로 아이비엠사의 'p6H' 시스템(SMP)과 썬(SUN) 클러스터 초병렬 시스템이 도입되었다. 이와는 별도로 기상청은 기상업무 및 수치 모델의 발전에 따라 안정적 기상 예보와 예보 정확도의 향상을 위해 2000년 기상업무 전용의 슈퍼컴퓨터 1호기로 엔이씨사의 'SX-5' 시스템을 도입했다. 이후 2005년 기상용 슈퍼컴퓨터 2호기로 크레이사의 'X1E' 시스템을 도입하였고, 현재는 2015년 도입한 슈퍼컴퓨터 4호기로 같은 크레이사의 'XC40' 시스템을 도입하여 운영하고 있다. 우리나라는 지난 2001년 한때 세계 탑 500 슈퍼컴퓨터 목록에 16대가 동시에 등재되기도 하였으나, 최근에는 4~8대로 유지되는 경향이다. 주요 선진국보다 상대적으로 저조한 슈퍼컴퓨터 도입, 슈퍼컴퓨팅 기술의 활용도를 개선하여 우리나라의 과학기술 및 국가 경쟁력을 향상하기 위해 2011년 6월에는 미국에 이어 세계에서 2번째로 슈퍼컴퓨팅의 체계적인 육성을 위한 “국가 초고성능 컴퓨터의 활용과 육성에 관한 법률”을 제정하였다.

같이 보기

• 컴퓨터
• 플롭스

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개발 : 프로그래밍, 소프트웨어, 데이터, 솔루션, 보안, 하드웨어, 컴퓨터 □■⊕, 사무자동화, 인터넷, 모바일, 사물인터넷, 게임, 메타버스, 디자인 컴퓨터 종류 PC • 넷북 • 노트북 • 데스크톱 • 마이크로컴퓨터 • 매킨토시 • 미니컴퓨터 • 서버컴퓨터 • 서피스 • 슈퍼컴퓨터 • 스마트워치 • 스마트폰 • 슬레이트PC • 양자컴퓨터 • 울트라북 • 워크스테이션 • 웨어러블 컴퓨터 • 조립컴퓨터 • 카PC • 컴퓨터 • 크롬북 • 태블릿PC • 펜티엄 • 피디에이(PDA) 컴퓨터 본체 가속처리장치(APU) • 그래픽처리장치(GPU) • 랜카드 • 램(RAM) • 롬(ROM) • 마이크로프로세서 • 메모리 • 메모리 세그먼트 • 메모리 슬롯 • 메인보드 • 배드섹터 • 버스 • 보조기억장치 • 본체 • 사운드카드 • 슬롯 • 에스에스디(SSD) • 주기억장치 • 중앙처리장치(CPU) • 진공관 • 칩 • 칩셋 • 캐시메모리 • 쿨러 • 트랜지스터 • 파워서플라이 • 프로세서 • 플래시 메모리 • 하드디스크 • 확장슬롯 컴퓨터 주변장치 CRT • LCD • LED • SATA • SD카드 • 결선 • 광디스크 • 낸드플래시메모리 • 동글 • 디램(DRAM) • 디브이디(DVD) • 디스크 • 마우스 • 마이크 • 메모리카드 • 모니터 • 모바일 어시스턴트 • 블루레이 • 블루레이디스크 • 스피커 • 씨디(CD) • 씨디롬(CD-ROM) • 에어팟 • 웹캠 • 유에스비(USB) • 유에스비 메모리(USB 메모리) • 이어폰 • 인텔 HD 그래픽스 • 입력장치 • 조이스틱 • 조이패드 • 주변장치 • 차음성 • 출력장치 • 커서 • 컨트롤러 • 케이블 • 키 • 키보드 • 프린터 • 프로젝터 • 플로피디스크 • 헤드 마운트 디스플레이(HMD) • 헤드셋 • 헤드폰 • 화면 컴퓨터 명칭 8086 • 8088 • 80286 • 80386 • 80486 • ABC컴퓨터 • IBM • Z1 • 리스크파이브 • 마크원 • 메인프레임 • 바이낙 • 브리슬콘 • 시카모어 • 알테어 8800 • 에니악 • 에드박 • 에드삭 • 유니박 • 이아스 • 일리악 • 조니악 • 콜로서스 슈퍼컴퓨터 HPC5 • 누리온 • 마르코니-100 • 서밋 • 선웨이타이후라이트 • 셀레네 • 시에라 • 티앤허-2A • 프론테라 • 피즈 다인트 • 후가쿠 양자컴퓨터 53 큐빗 양자컴퓨터 • 디웨이브2 • 디웨이브2X • 디웨이브시스템즈 • 퀀타플로우 계산장치 계산기 • 계산장치 • 기계식 연산장치 • 라이프니츠 계산기 • 전자계산기 • 전자회로 • 차분기관 • 톱니바퀴를 이용한 수동계산기 • 파스칼린 • 해석기관 컴퓨터 연산 PPI • 니블 • 바이트 • 비트 • 연산 • 컴퓨팅 • 큐비트 컴퓨터 인물 더글러스 엥겔바트 • 리처드 파인만 • 리 펠젠스타인 • 밥 알브레히트 • 스티브 돔피어 • 스티브 잡스 • 시모어 크레이 • 앨런 튜링 • 에드 로버츠 • 제임스 서덜랜드 • 존 드레이퍼 • 찰스 배비지 • 콘라트 추제 • 토머스 왓슨 • 하워드 에이킨 위키 : 자동차, 교통, 지역, 지도, 산업, 기업, 단체, 업무, 생활, 쇼핑, 블록체인, 암호화폐, 인공지능, 개발, 인물, 행사, 일반