슈퍼컴퓨팅이란 무엇인가요?
슈퍼컴퓨팅은 대규모의 복잡한 데이터 처리를 위해 대규모 CPU 리소스와 고속 네트워킹을 사용하는 프로세스입니다. 지구과학 시뮬레이션이나 DNA 분석과 같은 특정 사용 사례에서는 짧은 시간 내에 수십억 또는 수조 개의 데이터 포인트를 동시에 처리해야 합니다. 슈퍼컴퓨팅 기술은 병렬로 작동하는 수백 또는 수천 개의 노드를 활용하여 복잡한 문제를 함께 해결하는 고성능 컴퓨팅의 한 형태입니다. 슈퍼컴퓨팅 노드는 일반 시스템으로는 도달할 수 없는 속도로 계산을 수행하고 데이터를 교환 및 통합하는 하드웨어 기반 가속기를 사용하여 고도로 최적화됩니다.
슈퍼컴퓨팅의 사용 사례로는 무엇이 있나요?
슈퍼컴퓨팅은 응용 분야가 다양합니다. 완전한 목록은 아니지만 기업에서 슈퍼컴퓨팅을 사용하는 방법을 보여주는 몇 가지 예를 소개하겠습니다.
전산 유체 역학
전산 유체 역학(CFD)은 복잡한 수학적 모델링을 사용하여 열 전도, 유체 이동, 운동량 및 기타 관련 프로세스를 추적하는 프로세스입니다. CFD에서는 포괄적인 시뮬레이션을 신속하게 생성해야 하는데, 슈퍼컴퓨팅은 이 시뮬레이션을 생성하는 데 탁월한 성능을 발휘합니다. 예를 들어 Formula 1에서는 전산 유체 역학 기술을 사용하여 자동차의 공기역학적 특성을 테스트합니다. 슈퍼컴퓨팅을 사용하면 차량을 설계할 때 다양한 세부 사항을 시뮬레이션하여 출시 시간을 단축하고 효율성을 높일 수 있습니다.
유전체학 연구
슈퍼컴퓨터의 뛰어난 처리 능력은 매우 복잡한 구조, 기능 및 유전체 지도를 연구할 때 유용합니다. 슈퍼컴퓨터가 제공하는 초당 천조의 부동 소수점 연산을 통해 연구원들은 대규모로 유전체학 연구를 수행할 수 있습니다. 실제 사례를 들자면, National Library of Medicine에서는 강력한 슈퍼컴퓨터를 사용하여 Sequence Read Archive(SRA)를 제작합니다. SRA는 9백만 건 이상의 실험에서 얻은 시퀀싱 결과를 가지고 있으며 생물정보학자는 그 내용을 포괄적으로 분석할 수 있습니다.
게임
게임 엔지니어는 게이머가 패킷 손실, 혼잡 또는 프레임 손실 없이 게임에 액세스할 수 있도록 해야 합니다. 슈퍼컴퓨팅을 통해 개발자는 그래픽을 개선하고, 물리 시뮬레이션을 수행하며, 사실적인 설정을 렌더링할 수 있습니다. 클라우드 컴퓨팅의 멀티 프로세서는 데이터를 처리하고 게이머와 개발자에게 고성능을 제공하는 데 도움이 됩니다. 예를 들어 NICE DCV는 클라우드를 통해 모든 디바이스에 원격 데스크톱 및 애플리케이션 스트리밍을 제공합니다. 이 지원 기능 덕분에 값비싼 전용 워크스테이션이 필요하지 않습니다. 개발자는 이러한 슈퍼컴퓨터를 사용하여 비용을 최적화하면서 고성능을 실현할 수 있습니다.
의학 연구
의학 연구는 새로운 의약품과 치료 물질의 연구, 개발, 생산을 의미입니다. 슈퍼컴퓨팅 리소스는 연구원들이 수조 개의 데이터 포인트를 한 번에 조사하는 데 필요한 처리 능력을 제공합니다. 현대의 슈퍼컴퓨터는 분자 모델링부터 인간의 건강을 위한 신소재 생산에 이르기까지 모든 곳에서 도움을 줍니다.
Good Chemistry는 슈퍼컴퓨팅의 실제 사례 중 하나입니다. 이 혁신적인 회사는 재료 과학과 관련된 복잡한 문제를 해결하여 보다 지속 가능한 세상을 만드는 것을 목표로 합니다. 슈퍼컴퓨팅을 사용하여 인간의 건강에 해로운 프리플루오로알킬 물질과 폴리플루오로알킬 물질의 화학 결합을 끊는 새로운 방법의 개발을 시뮬레이션합니다.
슈퍼컴퓨팅의 이점은 무엇인가요?
슈퍼컴퓨터는 리소스를 풀링하여 초당 수조 개의 부동 소수점 연산을 실행할 수 있습니다. 이 고성능 슈퍼컴퓨팅 기술을 사용하여 다음과 같은 이점을 얻을 수 있습니다.
출시 기간 단축
슈퍼컴퓨팅은 복잡한 신제품의 디지털 프로토타이핑을 지원하여 제약, 지열 연구 및 기타 수학 분야와 같은 산업에서 효율성을 개선하고 시장 출시 시간을 단축해 줍니다. 병렬 처리를 사용하여 복잡한 계산과 물리적 시뮬레이션을 완료하는 데 걸리는 시간을 크게 줄입니다. 일반적으로 몇 주가 걸리는 계산이 그보다 훨씬 짧은 시간 안에 완료됩니다. 시뮬레이션을 가속화하여 연구 및 개발 단계의 속도를 높일 수 있습니다.
AI/ML 도입
인공 지능(AI) 기술과 기계 학습(ML) 기술은 대량의 데이터를 처리하기 위해 대규모 컴퓨팅 파워를 필요로 합니다. 슈퍼컴퓨팅을 사용하여 초당 수조 개의 데이터 포인트와 같은 대용량 데이터를 처리함으로써 방대한 데이터 세트에 대한 높은 수준의 인사이트를 제공할 수 있습니다. 슈퍼컴퓨팅은 AI와 ML을 지원하여 이들 기술을 대규모로 가동할 수 있게 합니다.
빅 데이터 분석
슈퍼컴퓨팅은 일반적으로 걸리는 시간보다 훨씬 짧은 시간에 수조 개의 데이터 포인트를 분석할 수 있습니다. 대규모 데이터 세트를 분석하는 것은 물론, 패턴 인식, 데이터 추출, 분석 및 기타 데이터 분석 작업을 수행할 수 있습니다. 슈퍼컴퓨팅은 금융, 과학 연구, 의학과 같이 수백만 개의 데이터를 한 번에 병렬 처리해야 하는 산업에서 빅 데이터 분석을 간소화하는 데 도움이 됩니다.
더 빠른 성능
IT 도구가 수천 개의 병렬 프로세서를 활용하게 되므로, 일반적인 슈퍼컴퓨터는 일반 컴퓨터보다 훨씬 빠릅니다. 성능이 높을수록 컴퓨터 관련 프로세스의 속도를 높이는 데 도움이 되므로, 슈퍼컴퓨터는 없어서는 안 될 도구입니다.
슈퍼컴퓨팅은 어떻게 작동하나요?
슈퍼컴퓨팅은 연결된 네트워크에 분산되어 있는 컴퓨팅 노드 클러스터를 사용합니다. 각 노드는 동일한 작업의 하위 집합을 수행하면서 함께 복잡한 최종 결과를 계산합니다. 고성능 컴퓨팅 클러스터는 수백 또는 수천 개의 컴퓨팅 노드로 구성되며, 각 노드에는 약 8~128개의 CPU가 포함됩니다. 그리고 그리드 미들웨어는 이러한 컴퓨팅 리소스를 필요에 따라 컴퓨팅 파워를 요청하는 고급 애플리케이션과 연결합니다.
노드
세 가지 유형의 노드는 대부분의 슈퍼컴퓨터 기능을 지원합니다.
사용자 노드
사용자 노드는 컴퓨팅 그리드로부터 리소스를 요청합니다. 최종 사용자가 이 요청을 하면 미들웨어를 통과하여 그리드 컴퓨팅 시스템의 모든 노드에 전달됩니다.
제공자 노드
제공자 노드는 컴퓨팅 그리드에 리소스를 제공합니다. 이 노드는 새로운 요청을 받으면 작업을 수행하기 시작합니다. 제공자 노드는 많은 초당 작업 수를 지원하는 대칭 멀티프로세싱이 가능한 경우가 많습니다. 미들웨어는 결과를 수집하고 반환합니다.
제어 노드
제어 노드는 모든 제공자 노드 리소스의 할당을 관리하는 관리자 역할을 합니다. 제어 노드에서는 미들웨어 커뮤니케이터가 실행되어 특정 제공자에게 작업을 분배합니다.
슈퍼컴퓨팅 시스템의 구성 요소는 무엇인가요?
슈퍼컴퓨팅 시스템은 유기적으로 작동하여 고성능을 제공하는 여러 핵심 구성 요소로 구성됩니다. 다음은 주요 구성 요소에 대한 설명입니다.
네트워크 인터페이스
슈퍼컴퓨팅은 노드 간 통신을 통해 애플리케이션을 실행할 수 있는 맞춤형 네트워크 인터페이스를 사용합니다. 이러한 인터페이스는 인스턴스 간 통신 성능을 높이고 워크로드를 확장하는 데 도움이 됩니다. 이 기술은 메시지 전달 인터페이스(MPI) 와 ML 애플리케이션을 함께 사용하여 온디맨드 탄력성을 제공합니다.
원격 디스플레이 프로토콜
슈퍼컴퓨터는 원격 디스플레이 프로토콜을 사용하므로, 고객이 디바이스에서 데이터 센터 또는 클라우드의 애플리케이션에 액세스할 수 있습니다. 이 프로토콜을 사용하면 사용자 인터페이스를 보다 간단한 디바이스로 스트리밍하여 리소스 집약적인 애플리케이션을 원격으로 실행할 수 있습니다. 이 구성 요소를 사용하면 값비싼 전용 워크스테이션이 필요하지 않으며 유연한 배포가 가능합니다.
클러스터 관리 도구
클러스터 관리 도구를 사용하면 고성능 컴퓨팅 클러스터를 관리하고 배포할 수 있습니다. 이 도구에는 그리드 네트워크의 기반이 되는 리소스에 액세스할 수 있는 간단한 GUI가 포함되어 있습니다. 클러스터 관리 도구를 사용하여 쿼리를 제출하고, 병렬 처리를 수행하고, 리소스 클러스터를 효과적으로 관리할 수 있습니다.
통합 인터페이스
통합 인터페이스를 통해 병렬 클러스터와 함께 클라우드 네이티브 서비스를 사용할 수 있습니다. 단일 인터페이스를 사용하여 슈퍼컴퓨터 네트워크 또는 온프레미스 인프라에 작업을 제출할 수 있습니다. 통합 인터페이스를 통해 모든 컴퓨팅 리소스를 추적하고 애플리케이션 성능을 극대화할 수 있습니다.
냉각 및 전력 관리
슈퍼컴퓨팅 시스템은 강력한 냉각 시스템을 사용하여 에너지 효율성을 높입니다. 이 시스템은 많은 컴퓨팅 파워를 사용하므로 과열되지 않도록 냉각해줄 수단이 필요합니다. 에너지 효율적인 시스템은 리소스를 적게 소비하면서 고성능을 제공할 수 있습니다.
AWS는 슈퍼컴퓨팅 요구 사항을 지원하는 데 어떻게 도움을 주나요?
AWS 고성능 컴퓨팅은 빠른 네트워킹과 사실상 무제한의 인프라를 제공하므로, 클라우드에서 복잡한 시뮬레이션과 딥 러닝 워크로드를 실행할 수 있습니다. AWS는 더 빠른 인사이트, 더 강력한 컴퓨팅 파워, 무제한 확장성을 제공하기 위해 모든 HPC 제품과 서비스를 갖춘 제품군을 제공합니다. 예:
- Amazon EC2 UltraClusters를 사용하면 수천 개의 GPU 또는 ML 액셀러레이터로 확장할 수 있으므로 슈퍼컴퓨터를 온디맨드 방식으로 사용할 수 있습니다.
- NICE DCV는 포괄적인 보안, 최적화된 비용, 원격 데스크톱에 대한 유연한 배포 기능을 갖춘 고성능 원격 디스플레이 프로토콜을 제공합니다.
- AWS ParallelCluster는 오픈 소스 클러스터 관리 도구 역할을 하면서, 자동 리소스 조정, 클라우드로의 원활한 마이그레이션, 손쉬운 클러스터 인프라 관리를 지원합니다.
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