슈퍼컴퓨터와 퍼스널 컴퓨터의 차이가 무엇일까요? 어떤 부속이 차이가 나길래 엄청난 성능차이와 가격대가 나는지 알아볼까요? 수퍼컴퓨터와 일반 컴퓨터의 가장 큰 차이는 CPU의 개수와 CPU를 연결해 주는 내부 구조 (System Architecture) 입니다. 수퍼컴퓨터는 CPU (중앙처리장치)를 몇 백개에서 몇 천개까지 사용합니다. 사용되는 CPU는 퍼스널 컴퓨터에서 사용하는 인텔의 Pentium 부터 맥킨토시의 Power PC G 계열, Sun SPARC, IBM z 계열 등 다양하며, OS도 Unix, Linux, Windows 2000 등 다양합니다. 결국, 수퍼컴퓨터는 PC를 수천대 합쳐 놓은 것과 비슷하며 (가격이 비쌀 수 밖에 없겠지요), 다만 하나의 작업을 나누어 수행하므로 전체적인 수행 속도가 매우 빠른 것이지요. 그러므로, 수퍼컴퓨터의 핵심은 "시간을 요하는 작업을 어떻게 효율적으로 많은 수의 CPU에 나누어 수행하게 하는가"에 있습니다. 이것이 System Architecture입니다. 여러개의 CPU가 나누어 연산하는 방식에는 SMP (Symmetric Multiprocessing-대칭형 다중 처리)와 MMP (Massive Parallel Processing-고도 병렬처리) 방식이 있는데, 대형 수퍼컴퓨터에는 주로 MMP방식이 쓰입니다. MMP방식의 수퍼컴퓨터는 각각의 CPU에 RAM과 하드디스크 까지 별도로 갖추고 연산을 수행합니다. 날씨의 예측이나 유체의 흐름과 같은 시뮬레이션의 연산은 이러한 수퍼컴퓨터로도 며칠, 혹은 몇 달이 걸리는 수가 많습니다. 그래서 우리나라에서 빠른 수퍼컴퓨터가 기상대에 있지요. 이러한 수퍼컴퓨터를 제대로 사용하려면 사용되는 소프트웨어 자체가 이러한 구조에 맞도록 데이터를 나누어주고 다시 모으는 작업을 수행하도록 설계 되어야 합니다. 일반적인 퍼스컴의 응용소프트웨어는 이러한 작업을 수행하지 못합니다. 물론, 돌아가기야 하겠지만, 몇 천 개의 CPU 중 하나만 사용하는 꼴이므로 엄청난 낭비가 되겠지요.(수퍼컴 시간당 사용료가 어마어마합니다). 세계에서 가장 빠른 컴퓨터는 어떤 것인가요? 슈퍼컴퓨터가 다른 일반적인 컴퓨터들보다 계산을 훨씬 빨리 한다고 했는데 도대체 얼마나 빨리 할 수 있을까요? 그걸 알려면 먼저 계산 속도를 나타내는 단위를 알아야 합니다. 계산 속도를 나타내는 단위로는 보통 FLOPS(플롭스, 초당계산회수)를 사용하는데 이는 1초에 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈 등의 계산을 총 몇 번 할 수 있는지를 나타내는 값입니다. 만약 여러분이 1초에 곱셈을 2번씩 할 수 있다면 그때의 계산 속도는 2FLOPS가 되는 것이죠. 그런데 컴퓨터가 1초에 처리 할 수 있는 계산 회수는 보통 백만 번을 훨씬 넘어가며 이 때문에 FLOPS보다 MFLOPS(메가 플롭스, 백만 FLOPS)나 GFLOPS(기가 플롭스, 십억 FLOPS) 단위를 많이 사용합니다. 그러니까 계산 속도가 2MFLOPS라면 1MFLOPS는 백만 FLOPS니까 2MFLOPS는 2백만 FLOPS, 즉 1초에 2백만 번 계산을 할 수 있다는 뜻이 됩니다. 전 세계에 설치된 슈퍼컴퓨터들의 실제 성능을 측정하여 500위까지의 순위를 발표한 최근의 자료에 의하면 세계에서 가장 빠른 연산능력을 보여준 슈퍼컴퓨터는 일본 요코하마의 지진실험센터(the Earth simulator Center)에 구축된 ‘지진 가상 실험용 시스템(35.86TF/s)’이다 불과 몇 년 전만해도 가장 빠른 컴퓨터였던 미국의 샌디아 국립 연구소에 있는 "ASCI Red"라는 이름의 슈퍼컴퓨터만해도 계산 속도는 2000GFLOPS가 넘습니다. 이 계산 속도는 1초에 2조 번의 계산을 할 수 있는 것으로 직접적인 비교는 힘들지만 펜티엄급 PC의 대략 만 배 가량 되는 속도입니다. "ASCI Red"라는 이름의 슈퍼컴퓨터가 가장 빨랐던 때의 성능 측정 자료에서 최하위에 있었던 500위에 있는 컴퓨터의 성능도 33GFLOPS를 넘어서 1초에 3백 30억 번이 넘는 계산을 할 수가 있습니다. 펜티엄급 PC의 100배가 넘는 속도죠. 이 컴퓨터를 이용하면 1부터 330억까지 차례대로 더하는 계산을 1초면 끝낼 수 있겠군요. 정말 빠르죠? 반대로 "ASCI Red"로 1시간 걸리는 계산을 펜티엄급 PC로 하려면 얼마나 걸릴까요? 만 시간, 즉 1년하고도 2달이나 더 쉬지 않고 계산을 해야만 하니 이런 문제를 슈퍼컴퓨터가 아니면 어떻게 풀 수 있겠습니까? 물론 있습니다. 우리 나라 최초의 슈퍼컴퓨터는 1988년 KIST 슈퍼컴퓨터센터(현재 연구개발정보센터 슈퍼컴퓨팅사업단)에 들어온 Cray 2S라는 슈퍼컴퓨터입니다. 슈퍼컴퓨터의 도입으로 인해 많은 사람들이 슈퍼컴퓨터라는 것에 대해 관심을 갖게 되었고 우리나라의 과학 기술 발전에도 많은 공헌을 했지만 10년이 지난 지금은 이미 노후 기종으로 박물관의 전시물 신세가 되어있습니다. 그 이후 슈퍼컴퓨터를 활용한 계산에 대한 수요가 늘어나면서 여기저기서 슈퍼컴퓨터를 도입하기 시작해서 국내에도 여러 대가 설치되어 있지만 그 총 성능에 있어서는 선진국에 비해 매우 낮은 수준입니다. 현재 기상청에 좀 더 빠르고 정확한 기상예보를 위해 슈퍼컴퓨터를 도입하여 사용하는데 그 기종은 NEC SX5 기종입니다. 이 컴퓨터의 성능은123GFLOPS 정도입니다. 작년에 발표된 세계 슈퍼컴퓨터 순위 500자료에 의하면 한국과학기술연구원(KIST)이 구축한 슈퍼컴퓨터가 실질성능 기준 2.8테라플롭스(1초당 1억회 실수 연산)를 구현하며 세계 22위에 랭크되었다. 하지만 점점 고성화되는 추세를 따르지 못하고 있으며 올해는 일본에 이어 중국에게도 추월당해있는 실정이다. 그만큼 슈퍼컴퓨터들의 성능이 나날이 좋아지고 있다는 뜻이겠죠. 최근의 슈퍼컴퓨터 순위 500위 안에 우리나라의 슈퍼컴퓨터는 작년보다 5대가 줄어든 9대가 올라와 있다. 처음에 나왔던 슈퍼컴퓨터들은 주로 많은 계산량이 필요한 과학 기술 분야의 문제들을 풀기 위해 만들어졌습니다. 따라서 지금도 슈퍼컴퓨터는 이러한 분야에 주로 활용됩니다. 수치계산을 통해 미래의 날씨를 예측하는 수치일기예보는 엄청난 계산량을 필요로 하는 일로써 슈퍼컴퓨터 활용의 대표적인 경우입니다. 자동차 및 항공기 등의 설계에 있어서도 실제 실험을 슈퍼컴퓨터를 이용한 계산으로 대신함으로써 비용을 크게 줄일 수 있습니다. 이와 같이 슈퍼컴퓨터는 실제 실험을 대신할 수 있을 뿐만 아니라 실험을 하기가 매우 힘들거나 불가능한 것을 가능하게 할 수도 있습니다. 핵폭탄을 제조하는데 필요한 핵폭발 실험과 같이 엄청난 위험성과 국제적인 여론 때문에 여간해서는 수행하기 힘든 이러한 실험들을 슈퍼컴퓨터를 이용함으로써 상당 부분 대신할 수 있고 이로 인해 한때 미국은 자기 나라에서 생산된 슈퍼컴퓨터를 다른 나라에 함부로 팔지 못하도록 제한하기까지 했었습니다. 이 외에도 원자의 특성이나 물체의 전자적 특성을 계산하고자하는 물리 분야, 은하의 구조와 형성 그리고 진화를 이해하려는 천문학 분야, 새로운 약을 개발하기 위해 분자들 사이의 작용을 살피는 약학 분야, 그리고 의학 및 화학 분야 등 수없이 많은 과학 기술 분야에 슈퍼컴퓨터가 활용됩니다. 슈퍼컴퓨터의 활용 범위는 이러한 과학 기술 분야 외에도 무궁무진합니다. 석유회사나 은행 및 보험회사와 같은 금융기관에서도 엄청난 데이터를 처리하고 분석하기 위해 슈퍼컴퓨터를 활용하고 있고 영화사에서도 특수효과를 위해 슈퍼컴퓨터를 활용하기도 합니다. "쥬라기 공원"과 같은 영화에서 실제로 살아 움직이는 것 같은 공룡들을 만들어내기 위해 슈퍼컴퓨터가 사용되었던 것이죠. "쥬라기 공원" 영화 내에도 슈퍼컴퓨터에 대한 얘기가 나오는 장면이 있습니다. 공룡의 DNA를 이용하여 이미 멸종한 공룡을 만들어내기 위해 공룡의 DNA를 분석하는데 슈퍼컴퓨터가 사용되는 것으로 나옵니다. 한편 IBM에서 만든 슈퍼컴퓨터가 인간 체스 챔피언과의 체스 대결에서 이겨서 화제가 되었던 적도 있죠. 이와 같이 슈퍼컴퓨터는 소수의 과학 기술자만을 위한 것이 아니라 이미 다양한 분야에 활용되고 있으며 우리 생활과도 아주 밀접한 관련을 가지고 있습니다. 슈퍼컴퓨터의 활용 범위는 앞으로도 더욱 더 넓어질 것이고 그에 따라 우리 생활도 한층 더 편리해질 수 있을 것입니다. 슈퍼컴퓨터가 별건가요? 활용도가 낮은 PC 수백대의 칩과 하드드라이브를 연결하면 되지요" 업계에 따르면 현대자동차 삼성종합기술원 서울대 한국과 학기술연구원(KIST) 등 국내의 간판기업과 연구소가 값비싼 대용량 컴퓨터(서버)를 구입하는 대신 PC를 병렬로 연결해 사용하는 클러스터 컴퓨팅 기법을 활용 하는 사례가 늘고 있다. 클러스터 컴퓨팅은 여러대의 PC를 네트워크로 연결해 슈퍼컴퓨터나 대용량 서버와 같은 성능을 발휘하도록 하는 기술이다. 기업과 대학 연구소 등이 PC 클러스터 컴퓨팅 기술을 활용하는 것은 대용량 서버를 구입하는 비용의 30%면 동일한 성능의 컴퓨터 시스템을 구축할 수 있기 때문이다. 업계 전문가는 "펜티엄4 2.4 급 PC 1백80~2백대를 병렬 네트워크로 묶어서 1초 당 4백억회의 연산능력을 가진 4백 기가플롭스(Gflops)의 슈퍼컴 수준의 시스템 을 만드는데 5억~6억원의 투자비가 들어간다"며 "같은 성능의 슈퍼컴퓨터를 사려면 20억원이 든다"고 설명했다. 기상청은 이같은 잇점을 감안해 4백50억원 규모의 초대형 슈퍼컴퓨터 2호기 도입사업에 클러스터 방식을 채택할 것으로 알려졌다. 지난 지난해 7월 IBM이 한국과학기술정보연구원(KISTI)에 공급했던 국내 최대 규모의 슈퍼컴퓨터(4.3테라플롭스)도 병렬연결방식으로 만든 시스템이다. 기업의 경우 현대자동차가 연구개발 시뮬레이션용으로 클러스터 기반의 슈퍼 컴퓨터를 도입했다. 삼성종합기술원은 현재 가동하고 있는 유닉스 서버 기반의 슈퍼컴퓨터를 클러스터 형태로 교체할 것을 검토중이다. 서울대학교는 기존 IBM 상용슈퍼컴퓨터를 PC클러스터방식으로 대체하는 방안을 추진중이며 숙명여대는 최근 PC클러스터를 기반으로 데이터베이스(DB) 클러스터 구축을 완료했다. 숙명여대의 클러스터 슈퍼컴퓨터를 구축한 포스데이터 관계자는 "유닉스 시스템 에 비해 성능과 가격경쟁력이 뛰어나 클러스터 시장이 크게 확대될 전망"이라고 말했다. 업계전문가들은 "경기침체에 따라 기업과 연구소 대학 등이 IT(정보기술)투자를 절감하는 추세여서 상대적으로 투자비용이 적은 PC클러스터 구축을 시도하는 사례가 늘고 있다"고 말했다. (참고자료:한국경제2003.11.19)