컴퓨터의 종류는 우리가 흔히 쓰는 데스크톱, 노트북 말고도 크고 작은 컴퓨터가 많다. 이런 크고 작은 컴퓨터들은
모두 논리적 구조, 무엇을 계산할 수 있는 능력을 가진 공통된 핵심 속성을 가지고 있으며 각 보유 능력에 비례해
가격,소모,전력,크기,속도 모두 다른 트레이드 오프(비용과 신뢰도, 무게와 여유도 등의 균형을 도모)를 보인다.
모든 컴퓨터는 운영체제를 실행하며 풍부한 컴퓨팅 환경을 제공한다. 우리 주변에 있는 모든 디지털 기기에는
이러한 작은 시스템이 내장되어 있다.
예를 들어 기기종류로는 스마트폰, 태블릿PC, 카메라, 스마트 가전제품, 게임 콘솔 등등.. 또 사물인터넷, 즉 네트워크가
연결된 온도 조절 장치, 보안 카메라,스마트 조명,음성인식 장치 이러한 기기도 프로세서를 기반으로 구성된 컴퓨터다.
먼저 슈퍼 컴퓨터에 대해 설명하겠다.
슈퍼컴퓨터 : 구동 시기를 기준으로 일반적인 컴퓨터에 비해 월등한 연산 능력을 보유한 컴퓨터
시기가 중요한 이유는 시대에 따라 컴퓨터의 연산력은 천차만별이기 때문이다. 컴퓨터 분야의 연산량의 증가 속도가 매우 빠른지라 10년 전 세계 최고 수준의 컴퓨터라도 현재에는 '슈퍼컴퓨터'라는 칭호를 붙여주기도 아까운 경우가 대부분이다. 단적으로 현재 스마트폰의 연산 성능은 1980년대 가장 빠른 슈퍼 컴퓨터보다 빠르다.
슈퍼컴퓨터는 대규모의 연산을 초고속으로 수행하기 위해 만들어진 컴퓨터로, 요즘의 컴퓨터가 인터넷 단말기 + 게임기 + 사무용 기계에 가까워지고 있는, 뛰어난 연산능력을 응용하여 다양한 방면에서 활용하고 있는 반면, 슈퍼컴퓨터는 원래의 뜻에 걸맞은, 철저하고 진정한 계산(compute)만을 위해 만들어진 컴퓨터이다.
과거에는 슈퍼컴퓨터 프로세서는 계산에 특화된 특수 아키텍처와 통신 매커니즘을 가지고 우리가 잘 알고 있는
전용CPU로 설계되어 있었다. 하지만, 하나의 CPU에 성능을 집적하는 것에는 제약이 있어 금방 한계에 도달했다.
하나의 CPU만으로는 한계가 있다면, CPU를 여러 개를 쓰면 된다, 코어 수가 많을수록 더 계산 능력이 좋아질 거다라는 단순한 생각에, 더 좋은 슈퍼컴퓨터를 만들기 위해서 코어의 수를 미친듯이 늘리는 방향으로 발전한다. CPU 위주로 구성된 슈퍼컴퓨터의 코어 숫자가 당시 수십만 개는 우습게 넘어서는 수준이 되었다.
웃긴사례로 슈퍼컴퓨터의 강대국 일본과 미국같은 나라에선 물량으로 코어를 밀어붙혀 추후에는 2000만개를 넘게되었다.
코어 물량이 늘어난다? 성능은 둘째치고 사용되는 전기 소모량이 엄청나다. 발열 처리를 위해서 사용되는 에어컨전기량과 서버의 코어를 돌리는 전기소모량이 감당할 수 없는 상황이 닥치자 슈퍼 컴퓨터의 설계자들은 간단한 산술 연산을 병렬로 대량 처리할 수있는 GPU로 눈을 돌린다. GPU는 원래 게임에 필요한 그래픽 처리를 위해 개발되었고, 휴대전화 음성 처리나 신호처리에도 사용된다. 따라서 일부 계산 작업이 병렬 처리 가능한 연산을 포함하며,이를 GPU로 넘겨 줄 수만 있다면
전체 계산이 훨씬 더 빨라질 뿐만 아니라 사용되는 전기소모량도 엄청나게 줄일 수 있다.
- 세계에서 제일빠른 컴퓨터 500개의 목록을 TOP500이란 사이트에서 6개월마다 새로 발표한다.
슈퍼컴퓨터의 속도는 초당 수행할 수 있는 부동 소수점 연산(소수 부분을 포함하는 수에 대한 산술 연산) 횟수로 측정된다.
- 2022년 6월 기준 슈퍼컴퓨터 랭킹
1위 : 미국 1685페타플롭스 (초당 168경5000조번 연산)
2위 : 일본 537페타플롭스 (초당 53경 7000조번 연산)
15위 : 한국 31페타플롭스 (초당 3경 1000조번 연산)
사물인터넷
분산컴퓨팅(distributed computing)은 네트워크로 연결되어 서로 독립적으로 작동하는 여러 대의 컴퓨터를 일컫는 말이다. 분산 컴퓨팅 시스템은 메모리를 공유하지 않고 물리적으로 넓게 흩어져 있다. 심지어 전세계의 다양한 지역에 퍼져 있기도 하다. 컴퓨터가 흩어져 있을수록 통신이 잠재적 병목 현상을 일으킬 가능성이 커질 수도 있지만,사람과 컴퓨터가 공간적으로 멀리 떨어져 있어도 상호 협력해서 일할 수있다는 장점이 있다.
검색 엔진,SNS,온라인쇼핑 일반적인 클라우드 컴퓨팅 같은 대규모 웹 서비스가 분산 컴퓨팅 시스템으로 이루어져 있고, 수천 대의 컴퓨터가 많은 사용자에게 결과를 빨리 제공하고자 상호작용한다.
전통적인 분산 컴퓨팅
이러한 모든 컴퓨터는 동일한 핵심 원칙을 갖는다.즉, 한없이 다양한 작업을 수행하도록 프로그래밍 될 수 있는 범용 프로세서에 기반을 둔다. 각 프로세서에는 산술 연산을 하고,데이터 값을 비교하고, 기존 계산 결과에 기초하여 다음에 수행할 명령어를 선택하는 간단한 명령어로 이뤄진 한정된 레퍼토리가 있다.
전반 적인 아키텍처는 1940년대 후반ㅇ 아래로 크게 바뀌지 않았지만, 물리적인 구조는 현대시대에 걸쳐 빠르게 진화를
거듭해 왔다.
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