1페타 슈퍼컴·1테라 슈퍼칩

<폴 코테스 IBM 토머스 왓슨연구소 연구원>

　81년 컬럼비아대 물리학 박사학위를 취득하고 콜로라도대 등에서 물리학 조교수로 활동했다. 88년 IBM 왓슨연구소 스탭 연구원으로 합류했다. 입출력 회로, 메모리 디자인, 고성능 시스템 등 시스템 패키징 분야 전문가로 현재 IBM 슈퍼컴퓨터 ‘블루진’팀을 이끌고 있다. IBM 기술 아카데미 회원이며, 60개의 논문을 발표하고 41개 미국 특허를 보유하고 있다.

　<바산다 에르라군트라 인텔 수석 연구원>

　인도 오스마니아대와 미국 루이지애나대에서 전자공학과 컴퓨터공학을 전공한 후 91년 인텔서 근무를 시작, 지난 10년 동안 고성능, 저전력 칩을 집중 개발해왔다. 2004년 인텔인도개발센터(IIDC)에 합류, 테라플롭스 칩 개발을 성공적으로 이끌고 있으며 IEEE 회원이기도 하다. 지금까지 발표한 논문수는 7개, 보유한 특허는 2개, 출원 중인 특허는 4개다. 한편, 2000년까지 100명에 불과했던 IIDC 직원수는 3000명에 이르고 있다. 인텔은 IIDC에 총 17억달러를 투자했다.  
 
“슈퍼컴퓨터는 더욱 복잡하게 꼬여가는 기후 변화 문제에서 인류를 구원하는 빛이다.”-IBM 폴 코테스 연구원.

　“이르면 5년 후 집집마다 슈퍼컴퓨터 성능의 PC를 보유하는 시대가 열린다.”-인텔 바산다 에르라군트라 수석 연구원.

　최근 IBM은 최초로 1페타플롭스 성능의 벽을 깬 ‘블루진/P’를 내놓아 세계를 놀라게 했다. 이르면 2008∼2009년쯤 가능할 것이라는 업계 전망을 뒤집어 놓았다. 1페타플롭스 성능은 1초에 1000조번 계산할 수 있다는 뜻. 이어 인텔은 단일 칩만으로도 1테라플롭스 성능(1초에 1조번 계산)을 발휘하는 프로그래머블 프로세서를 세계 최초로 개발했다. 엄지 손톱 만한 칩 하나에 슈퍼컴 성능을 구현한 것이다.

　1페타 슈퍼컴과 1테라 프로세서 개발의 의미와 빠른 개발 성공 비결은 무엇일까. 세계 최고의 슈퍼컴과 슈퍼칩을 만든 IBM과 인텔의 핵심 연구원을 e메일로 만났다. 연구원 프로필 참조

　
-언뜻 실감하기 어려운 성능이다.

　▲IBM 폴 코테스 연구원(블루진 팀장)= 전 세계 모든 사람들이 죽는 날까지 매일 500번의 거래(트랜잭션)를 한다고 가정해보라. 1페타플롭스 슈퍼컴은 전 세계 모든 사람이 평생하는 트랜잭션을 단 1초 만에 계산할 수 있는 성능이다.

　▲인텔 바산다 에르라군트라 수석 연구원=96년 인텔이 미국 샌디아 국립연구소에 납품한 슈퍼컴퓨터가 1테라플롭스 컴퓨터였다. 2000평방피트(186㎡)가 넘는 공간, 1만개의 펜티엄 프로세서, 500㎾ 전력이 소모됐다. 이 성능의 컴퓨터를 1개의 칩으로 구현했다고 보면 된다.

　-기대 이상으로 개발이 빨랐던 비결은 무엇인가.

　▲폴 코테스=블루진/P 개발에는 미국 국립연구소의 역할이 컸다. IBM은 원래 단백질 구조 해석이라는 연구 프로젝트를 위한 컴퓨터를 설계 중이었다. 그런데 이 컴퓨터가 다양한 목적의 계산용 컴퓨터가 될 수 있다는 것을 발견하고 미국 에너지국 산하 로렌스리버무어 국립연구소, 아르곤국립연구소와 전략적인 제휴를 맺었다. ‘블루진’ 슈퍼컴퓨터 시리즈 개발에 가속도가 붙었다.

　▲바산다 에르라군트라=2004년 인텔은 미래형 PC와 서버를 위한 ‘테라급 성능 컴퓨팅 연구’에 착수했다. 1테라플롭스 칩은 미국 오리건주에 위치한 인텔연구소와 인도 벵갈루루의 ‘인텔 인도 개발센터(IIDC)’와의 합작품이다. 특히 IIDC가 주도한 첫 번째 인텔 ‘메이저’ 프로젝트이자, 인텔 최초의 대륙 간 연구 프로젝트라는 점에서 의미가 크다. 오리건연구소와 12시간이 넘는 시차를 극복하고 밤 지새우기도 일쑤였다. 칩 하나로 1테라플롭스 성능이 구현된다는 것을 확인한 순간, 인텔 부사장이 IIDC를 직접 방문, 기쁨을 같이했다. 본사에선 거대한 초콜릿 케이크로 자축했다.

　-이번 개발 성공의 의미는. 인류에 어떤 영향을 미치나.

　▲폴 코테스= 고성능 슈퍼컴이 있냐, 없냐는 인류 난제를 해결하는가의 문제다. 미국 중부 지역이 100년 내 사막이 될 것인지 기후 예측을 위해선 고성능 슈퍼컴이 반드시 필요하다. IBM은 스위스와 공동으로 ‘블루 브레인’라는 인간 두뇌 분석 프로젝트를 진행 중인데, 인체의 비밀을 푸는 데도 슈퍼컴의 계산 성능이 뒷받침돼야 한다는 말이다. 인류에 닥칠 각종 재난의 확산 경로도 슈퍼컴으로 모델링한다. 이 밖에 원자로 반응로 디자인, 석유 탐사, 바이오 연료, 에너지 개발, 신약 부작용 테스트, 별의 진화, 우주탐사, 대기 난류 연구에도 광범위하게 사용될 수 있다.

　▲바산다 에르라군트라=앞으로 5∼10년 내에 테라플롭스 PC나 서버는 어디서나 볼 수 있는 흔한 제품이 될 것이다. 그렇게 되면, 가정과 사무실의 컴퓨터와 인터넷에 대한 생각이 송두리째 바뀐다. 특히 RMS 애플리케이션 분야의 혁명적인 성과가 나타날 것이다.(RMS란 인지(Recognition), 데이터마이닝(Mining), 합성(Synthesis)의 약자). 사회 광범위한 곳에 인공지능이 적용되고, 인스턴트 영상통신, 실사와 같은 게임 등 새로운 엔터테인먼트가 등장하며, 실시간 음성인식과 통역 등과 같은 공상과학물 ‘스타트렉’에서 나올 법한 일들이 보통 생활이 된다.

　-페타급 슈퍼컴퓨터, 테라급 PC도 돌아가는 소프트웨어(SW)가 없으면 무용지물 아닌가.

　▲폴 코테스=블루진에서 구동할 수 없는 애플리케이션은 거의 없다. 다만 기존 SW의 일부분을 수정해야 한다. 이 때 중요한 것은 병렬 컴퓨팅 애플리케이션을 짜는 프로그래밍 기술이다. IBM이 병렬 컴퓨팅 엔지니어를 육성하는 데 많은 노력을 기울이고 있는 이유다.

　▲바산다 에르라군트라=우리는 인텔 아키텍처(IA) 기반의 고도 병렬 프로그래머블 아키텍처(코드명 라라비:Larrabee)를 개발할 계획이다. 이 프로세서는 여러 기존 SW 툴을 사용해 쉽게 프로그래밍할 수 있으며, 테라플롭스 성능을 구현할 수 있도록 성능 확장성을 크게 높였다.

　-한국에선 슈퍼컴 기술 활성화를 위한 입법 추진 중인데 실효성이 있을까.

　▲폴 코테스=미국 정부가 블루진/L과 블루진/P 개발에 결정적인 역할을 했다. 미국 국립연구소는 파일 시스템, 메시지 SW 등 페타플롭스 컴퓨터 성능에 중요한 SW 개발부터 시스템 아키텍처 설계까지 개척자 역할을 맡았다. 국립연구소가 보유한 세계 최고 수준의 석학과 연구원은 영민하고도 까다로운 사용자로서 슈퍼컴퓨터 개발자를 자극했다. 로렌스 리버무어 국립연구소와 IBM이 고성능 컴퓨팅 분야의 권위상인 ‘고든벨상’을 함께 받은 것도 놀라운 일은 아니다.

◇IBM 블루진/P

　세계 첫 1페타플롭스 슈퍼 컴퓨터다. 이론상으로는 3페타플롭스 성능까지 가능하다. 저전력 프로세서와 고성능 네트워크 기술이 블루진/P의 경쟁력이다. 그동안 슈퍼컴은 엄청난 전력을 소비하는 단일 프로세서 성능에 의지를 해왔지만, IBM은 저출력 저전력 프로세서를 통합해 성능을 높이는 방법을 발견했다. 블루진/P의 1개 프로세서 성능은 850㎒ 클록속도의 칩(파워PC) 4개를 1개 기판에 집적해 놓은 것에 불과하다 .그러나 프로세서 7만3000개(29만4912코어)를 연결시켜 세계 최고의 성능을 만들어냈다. 폴 코테스 연구원은 누구도 IBM만큼 많은 프로세서를 통합해내지는 못한다고 자신했다.

◇인텔 테라플롭스 칩

　세계 첫 테라플롭스 슈퍼칩. 이 칩은 ‘네트워크-온-칩(network-on-a-chip)’이라는 이른바 타일 아키텍처가 특징이다. 작은 크기의 코어가 타일 모양으로 반복되는 데 고성능 칩 개발에 효과적인 디자인이다. 인텔 테라플롭스 칩은 무려 80개의 코어가 집적돼 있다. 칩 내부 작은 부품 간 초고대역폭 통신을 가능하도록 설계해 병목 현상을 없앴다. 놀라운 것은 소비 전력. 고성능에도 불구하고 전력은 불과 62W에 불과하다. 칩 내부 부품이 사용되지 않으면, 자동 절전 기능이 구현 되는 등 다양한 전력 기술이 숨어 있다. 테라플롭스 칩 개발 가능성을 확인한 인텔은 머지않은 시일에 상용화에도 나설 계획이다.