오늘은 수퍼컴퓨터에 대해서 알아보겠습니다. 기상청이나 지진파 분석 등 전문적인 분석에서 사용되는 수퍼컴퓨터는 어떻게 데이터를 처리하는지 알아보고 최초의 수퍼컴퓨터에 대해서까지 알아보겠습니다.
수퍼컴퓨터
명령어와 파이프라인된 부동 소숫점 산술 연산을 제공하는 상업용 컴퓨 터를 수퍼컴퓨터 (supercomputer) 라고 합니다. 수퍼컴퓨터에서는 연산 속도를 증진 시키기 위하여, 부품들을 매우 밀접하게 배치함으로써 전기 신호의 이동거리를 짧게 합니다. 또 수퍼컴퓨터에는 회로로부터 발생하는 열을 제거함으로써 부품들이 타버리지 않도록 하는 특별한 기술이 필요합니다.
수퍼컴퓨터의 명령어 집합
수퍼컴퓨터의 명령어 집합에는 종래의 컴퓨터가 가지고 있는 데이타 전송, 데이타 처리, 프로그램 제어 명령어와 함께 벡터 또는 스칼라와 벡터의 조합을 처리하는 명령어들이 포함됩니다. 수퍼컴퓨터는 빠른 계산 속도와 큰 메모리 시스템, 그리고 병렬 처리 기능을 가지고 있으며, 다중 기능 장치에는 고유의 파이프라인이 구성되어 있습니다.
수퍼컴퓨터는 범용적인 응용 외에 부동 소숫점 숫 자의 벡터나 행렬을 계산할 수 있도록 최적화되어 있습니다. 따라서 수퍼컴퓨터는 일상적인 작업의 처리보다는 수치 기상예보나 지진파 분석, 항공 연구와 같은 과학 응용에 사용되며, 높은 가격 때문에 수요가 한정되어 있습니다.
컴퓨터의 성능을 측정하는 척도로 플롭 (flop)이라고 하는 초당 수행할 수 있는 부동 소숫점 연산의 수가 있습니다. 백만 플롭은 메가플롭 (megaflop) 이라고 나타내며, 십억 플롭은 기가플롭 (gigaflop)이라고 나타냅니다. 수퍼컴퓨터에서 사이클 시간은 보통 4 내지 20ns 입니다. 이 컴퓨터에서 매 사이클마다 한 번의 부동 소숫점 연산을 수행한다면, 50 에서 250 메가플롭의 성능이 있는 것입니다.
최초의 수퍼컴퓨터
최초의 수퍼컴퓨터는 1976년에 만들어진 Cray-1 입니다. 이 컴퓨터에서는 12개의 기능 장치가 많은 레지스터 (150개 이상)에 저장되어 있는 피연산자에 대해 병렬적으로 벡터 처리를 수행하고, 각 기능 장치는 파이프라인으로 되어 있습니다.
두 개의 64비트 피연산자 집합에 대한 부동 소숫점 연산은 12.5 ns 인 한 클럭 사이클 동안 수행되기 때문에, 데이타가 파이프라인에게 처리되고 있는 동안은 80 메가플롭의 성능을 발휘합니다. 메모리의 용량은 32비트의 4백만 워드이고, 50 ns 의 접근 시간 (access time)을 가지는 16개의 뱅크 (bank) 로 나뉘어져 있습니다.
따라서 16개의 뱅크가 동시에 접근된다면 초당 3억 2천만 워드를 전송할 수 있는 것입니다. Cray 연구소는 Cray X-MP와 Cray Y-MP 에서 멀티프로세서 구 성을 선보였으며, Cray-2 수퍼컴퓨터는 벡터 처리 모드에서 Cray-l 보다 12배 나 빠른 성능을 달성하였습니다.
초기의 다른 수퍼컴퓨터로는 후지쯔 (Fujitsu) 의 VP-200 이 있는데, 이것은 동시에 동작하는 스칼라 프로세서와 벡터 프로세서를 가지고 있으며, 많은 수의 레지스터와 다중 기능 장치를 벡터 연산에 사용합니다. 벡터 프로세서에는 네 개 의 실행 파이프라인이 있는데 이것들이 동시에 수행되면 300 메가플롭의 성능 을 발휘합니다. 또한 3천 2백만 워드의 메모리는 load 및 store 파이프라인을 통 하여 벡터 레지스터에 연결되어 있습니다. VP-200 에는 모두 83 개의 벡터 명령어와 195개의 스칼라 명령어가 있으며, 새 기종인 VP-2600 은 3.2ns 의 클럭 사이클 을 사용하여 최고 5기가플롭의 성능을 발휘한다고 합니다.
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