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JUWELS 슈퍼컴퓨터 독일 율리히 연구소에서 실행중. 수냉식으로 에너지 효율 최고.
초당 8만5천조 산술 연산 능력. 특별한 아키텍쳐, 부스터 모듈이 밀정하게 연결돼.
양자 컴퓨터 모듈, 신경형 컴퓨터와 같은 미래 기술 시스템에 통합 가능.
엑사스케일 컴퓨터로 가는 길.

유럽에서 가장 빠른 슈퍼 컴퓨터가 실행 중이다.
JUWELS 컴퓨터 시스템은 최대 에너지 효율로 85페타플롭을 달성

최고의 디지털 성능 :
유럽에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터가 현재 율리히 연구소(Forschungszentrum Jülich)에서 실행되고 있다. 세계에서 일곱 번째로 빠른 컴퓨터다. 특수 모듈 구조 덕분에 JUWELS 슈퍼컴퓨터는 초당 85페타플롭(Petaflops), 즉 초당 8만5천 조의 산술 연산을 수행한다.
동시에 이 최고 성능 등급에서 가장 에너지 효율적인 시스템이다. 이것은 무엇보다도 프로세서와 그래픽 프로세서의 유연한 조합으로 가능하다.
*페타플롭스Petaflops: 1초당 1,000조 번의 수학 연산 처리를 뜻하며, 줄여서 페타플롭(Petaflop) 또는 피플롭(PFLOP)이라고도 한다.

▲ JUWELS 슈퍼 컴퓨터는 현재 유럽에서 가장 빠른 컴퓨터다. © FZ Jülich / Wilhelm-Peter Schneider

거대한 우주 구조의 개발, 대기의 흐름 또는 의학을 위한 새로운 활성 성분의 탐색 등 복잡한 프로세스의 시뮬레이션과 관련해 슈퍼컴퓨터가 필요하다. 병렬로 연결된 프로세서와 컴퓨팅 노드의 집중된 컴퓨팅 파워만으로 엄청난 양의 데이터를 처리할 수 ​​있다.

하이라이트는 아키텍처

최근 컴퓨터 등급에 새로운 것이 추가됐다.
유럽에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터가 최근 Forchungszentrum Jülich에서 실행되고 있다.
85 페타플롭의 컴퓨팅 성능(초당 8만5천조 개의 연산)을 갖춘 JUWELS 시스템은 현재 세계에서 가장 빠른 컴퓨터 TOP500 목록에서 7위를 차지했다. 동시에 최고 성능 등급에서 가장 에너지 효율적인 시스템이다.

이것은 특별한 아키텍처 덕분에 가능하다.
"JUWELS의 하이라이트는 고속 프로세서 (CPU)와 함께 작동하는 이전 클러스터 모듈과 그래픽 프로세서가 있는 부스터 모듈이 매우 밀접하게 상호 연결되어 있다는 것이다."
시스템 개발 파트너사 중 하나인 ParTec의 베른하르트 프로바터(Bernhard Frohwitter)의 말이다. 이를 통해 JUWELS는 코드 내에서 CPU와 GPU에 동적으로 액세스하여 계산을 최적화 할 수 있다.

부스터로서의 그래픽 프로세서

슈퍼컴퓨터의 부스터 모듈은 그래픽 프로세서에 약 4만 5천 개의 CPU 코어와 약 1천 2백만 개의 소위 CUDA 코어(FP64)를 포함한다.
Nvidia에서 개발한 이 프로그래밍 기술을 사용하면 그래픽 프로세서가 일부 CPU 컴퓨팅 작업을 대신할 수 있다. 특히 병렬로 대규모로 작업 할 때 기존 프로세서 코어보다 훨씬 빠르다.
Forschungszentrum Jülich의 도리안 크라우제(Dorian Krause)는 "강력하고 효율적인 그래픽 프로세서를 갖춘 새로운 부스터 모듈은 많은 컴퓨팅 코어에서 병렬로 잘 처리할 수 있는 매우 계산 집약적인 애플리케이션을 위해 특별히 설계되었다"고 설명했다.
부스터만으로도 73페타플롭의 최고 성능을 달성한다. 특히 AI 애플리케이션의 경우 최대 2.5 엑사플롭이 가능하며 이는 초당 2.5조 개의 산술 연산에 해당하는 속도다.

유연한 분업 및 물 냉각으로 인한 효율성

이 엄청난 컴퓨팅 성능에도 불구하고 JUWELS 슈퍼컴퓨터는 최대 에너지 효율성을 위해 조정됐다. "JUWELS는 세계에서 가장 빠른 10대 컴퓨터 중 하나이며 에너지 효율성의 선두 주자다"고 Krause는 말했다.
이는 무엇보다도 시스템 내의 효율적인 작업 분담을 통해 달성될 뿐만 아니라 팬에 의한 일반적인 냉각보다 더 효율적인 프로세서의 직접 물 냉각을 통해 달성된다.

▲ JUWELS 슈퍼 컴퓨터의 냉각은 물로 한다.© FZ Jülich / TRICKLABOR

Forschungszentrum Jülich의 CEO인 볼프강 마르크봐르트(Wolfgang Marquardt)는 “슈퍼 컴퓨팅은 연구의 대상일 뿐만 아니라 무엇보다도 강력한 도구로 간주된다. 동시에 시스템을 통해 우리는 컴퓨팅 파워 제공을 위해 끊임없이 증가하는 에너지 수요를 책임감 있게 처리하고 있음을 보여주고 있다"고 설명했다.

항바이러스제에서 산사태까지

JUWELS 슈퍼컴퓨터의 컴퓨팅 성능은 국가 및 유럽 수준의 과학적 질문에 사용된다.
Jülich Supercomputing Center의 책임자 토마스 립페르트(Thomas Lippert)는 "현재 코로나 전염병의 현재 사례는 컴퓨터에서 약물 개발을 지원한다"고 말했다.

"부스터의 컴퓨팅 능력 만이 우리 연구자들이 잠재적인 활성 성분이 수용체 또는 단백질을 실제적인 방식으로 만나기 전, 도중 및 후에 프로세스를 시뮬레이션할 수 있도록 한다."

"잠재적인 활성 성분이 수용체 또는 단백질을 실제적인 방식으로 만나기 전, 도중 및 후에 프로세스를 시뮬레이션할 수 있다."

슈퍼컴퓨터는 지구과학에서도 사용될 수 있다.
이에 대한 한 가지 예는 표면, 지구 및 지하수 이동의 상세한 시뮬레이션이다.
JUWELS 부스터를 사용하여 연구자들은 개별 경사면이나 강줄기와 같은 필요한 미세 해상도로 독일과 유럽에 대한 시뮬레이션을 처음으로 수행 할 수 있다.

엑사스케일 계산기로 가는 길

Jülich Supercomputer Center의 과학자들에게 현재 JUWELS 시스템은 최초의 엑사스케일 컴퓨터로 가는 이정표이기도 하다. 이러한 슈퍼컴퓨터는 1엑사플롭의 ​​컴퓨팅 파워를 가질 것이다. 초당 1조의 부동 소수점 연산이다. 컴퓨터의 구성과 운영은 전 세계 슈퍼컴퓨팅의 다음 단계로 간주 된다. 

최초의 엑사스케일 컴퓨터는 빠르면 2023년에 유럽에서 출시될 수 있으며 현재 JUWELS 시스템은 좋은 출발점이다.
“JUWELS 모듈식 아키텍처, 컴퓨팅 노드 설계, 네트워크, 인프라 및 냉각, 소프트웨어 아키텍처 비용과 에너지 소비를 수용할 수 있는 수준으로 유지되는 엑사스케일 컴퓨터로 쉽게 전송할 수 있다”고 Lippert는 설명했다.

뿐만 아니라, JUWELS의 모듈식 설계는 Jülich 연구원이 설명하는 것처럼 뇌 모델을 기반으로하는 양자 컴퓨터 모듈 또는 신경형 컴퓨터와 같은 미래 기술을 시스템에 통합할 수 있게 한다.
출처 : Research Center Jülich

[더사이언스플러스=문광주 기자] "No Science, No Future"

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