슈퍼형 컴퓨터
슈퍼형 컴퓨터
  • 최고은
  • 승인 2010.12.02 16:06
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수학이야기
1 나노초란 1초의 10억분의 1을 말한다. 이 시간은 전파가 30센티미터를 이동하는 시간이고, 빛이 이동하는 시간이라고 한다. 그렇다면 요즘 컴퓨터는 얼마나 빠르게 계산을 할까? 오늘날의 컴퓨터는 초당 수백만 번의 연산을 하도록 만들어졌다.

일반적으로 대형 컴퓨터는 0.5초 동안 300개의 서로 다른 은행에 200개의 수표를 지불할 수 있고, 100명의 환자의 심전도 검사를 수행한다고 한다. 또한 1,000명의 회사원들의 봉급을 확인하고 3,000 문제에 대한 150,0000개의 정답을 채점하고 각 문제의 타당성을 검사하며 위의 4가지 일을 처리함과 동시에 다른 일을 할 시간을 남긴다고 한다.

만일 컴퓨터의 전원이 전기에 의하지 않고 빛에 의해 주어졌다면 컴퓨터의 속도는 훨씬 빨라 질 것이다. 현재 나와 있는 컴퓨터의 속도는 과연 얼마나 빠를까? 통상적으로 슈퍼형 컴퓨터는 최하 초당 200억 번 이상 계산을 할 수 있는 것을 말하며 컴퓨터의 연산능력이 20기가플롭스(Gigaflops)이상일 경우 보통 슈퍼컴퓨터로 부르고 있다. 1기가플롭스는 1초당 10억 회의 연산이 가능한 것을 의미한다.

슈퍼컴퓨터는 기상, 우주, 천체의 기원을 밝히기 위한 단위가 큰 계산이나 인체의 신경시스템, 화학반응, 결정(結晶)연구 등 미세한 단위의 계산을 수행하는데 사용 된다.미국처럼 핵실험 대체용으로 사용되기도 하고 세계 최고수준의 영국 기상국처럼 기상관측과 기후변화 등을 위해 사용되기도 한다.

세계 최고의 슈퍼컴퓨터를 알 수 있는 것은 1993년 이래 매년 두차례(6월,11월) 발표되는 전 세계 슈퍼컴퓨터 성능 Top 500 사이트 통계(http://www.top500.org)이다. TOP500 List는 슈퍼컴퓨팅 전문가인 미국 테네시 대학의 잭 동알아(Jack Dongarra), 독일 만하임 대학의 에릭 스토마이허(ErichStromaier)와 한스메우어(Hans Meuer)에 의해 작성된다. 이 사이트에서는 컴퓨터시스템의 이론적인 성능은 배제하고, 슈퍼컴퓨터에서 실행되는 소프트웨어의 수행 결과 치로 세계에서 성능이 가장 우수한 500대의 컴퓨터를 순위별로 분류하고 있어, 세계 슈퍼컴퓨터의 현황 및 동향을 파악하는데 중요한 지표가 되고 있으며, 많은 고성능 컴퓨터 제작업체에서 자신들의 실적을 평가하는 중요한 자료로 삼고 있기도 하다. 그동안 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터 1위는 미국의 ASCI 프로젝트로 개발된 컴퓨터였다.

ASCI(Accelerated Strategic Computing Initiative)는 미국 에너지부가 지하핵실험을 컴퓨터상에서 시뮬레이션으로 구현하기 위해 만들어지고 있는 민관합동 장기 국책 프로젝트로 세계 최대 슈퍼컴퓨터 단지다. 이곳에는 2002년 현재 레드·블루퍼시픽·블루마운틴·화이트 등 총 4개의 시스템이 설치 운용중인데, 이중 IBM의 슈퍼컴퓨터는 7226기가플롭스의 성능을 자랑, 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터로 등록돼 있었다. 그러나 2002년 4월 일본 과학기술청 산하 해양과학기술센터는 요코하마 연구소내 슈퍼컴퓨터 어스 시뮬레이터가 초당 35조6100억회의 연산속도(35.61테라플롭스)로 세계에서 가장 빠른 처리속도를 기록했다. 이후 2004년 다시 NEC의 어스 시뮬레이터를 밀어내고 IBM의 블루진시스템이 가장 빠른 슈퍼컴퓨터가 되었다. 블루진은 70.72 테라 플롭스의 성능이다. 블루진은 당초 단백질 접힘 현상을 연구하기 위해 개발됐으며, 미국 로렌스 리버모어 국립연구소에 설치돼 우주물리학 등 과학연구에 활용되고 있다.

그런데 2010년 최근 중국에서 개발된 텐허 1-A 가 슈퍼컴퓨터 랭킹 1위로 등극하여 세계에서 가장 빠른 컴퓨터 500대 가운데 24대를 갖고 있다. 텐허 1-A의 성능은 일반 마이크로컴퓨터가 160년 동안 계산할 내용을 단 하루 만에 해 낼 수 있는 컴퓨터이다. 이 컴퓨터는 일반 마이크로컴퓨터보다 584,000배나 빠른 속도로 계산이 가능하다는 뜻이다. 이제 21세기는 기가플릅 시대를 지나 테라플롭스 시대에 진입했으며 슈퍼컴퓨터는 테라플롭스를 넘어 페타플롭스(Petaflops) 시대가 된 것이다. 테라플롭스에서 페타플롭스 까지 걸린 시간은 약 11년인데, 이 기간에 1,000배 연산처리 속도가 빨라진 것이다. 이것은 컴퓨터가 통상 18개월 만에 2배 빨라진다는 무어의 법칙이 깨진 것이다. 아마도 2020년에는 페타플롭스의 시대를 넘어 (=100경)인 엑사플롭스(Exaflops) 컴퓨터를 볼 수 있을 것으로 전망된다. 실제로, 인텔과 미국 고등국방기술연구원이 2018년 프로젝트로 이 컴퓨터를 만들고 있다.

최고은기자 rhdms@

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