슈퍼컴퓨터의 역사

History of supercomputing
독일 박물관에 보존된 Cray-1 슈퍼컴퓨터

슈퍼컴퓨팅이라는 용어는 1920년대 후반 미국에서 컬럼비아 대학의 IBM 표집기에 대한 반응으로 생겨났습니다.1964년에 출시된 CDC 6600은 때때로 최초의 슈퍼컴퓨터로 여겨집니다.[1][2]그러나 1950년대의 1954년 IBM NORC와 [3]1960년대 초의 UNIVAC LARC([4]1960), IBM 7030 스트레치(1962), 맨체스터 아틀라스(1962)와 같은 일부 초기 컴퓨터들은 그들의 시대를 위한 슈퍼컴퓨터로 여겨졌습니다.[5]

1980년대의 슈퍼컴퓨터가 소수의 프로세서만을 사용한 반면, 1990년대에는 수천 개의 프로세서를 가진 기계가 미국과 일본에서 모두 등장하기 시작하여 새로운 계산 성능 기록을 세웠습니다.

20세기 말까지 개인용 컴퓨터에서 볼 수 있는 것과 유사한 수천 개의 "비품종" 프로세서를 갖춘 대규모 병렬 슈퍼컴퓨터가 구축되어 테라플롭 계산 장벽을 돌파했습니다.

21세기 첫 10년 동안의 발전은 극적이었고 60,000개 이상의 프로세서를 가진 슈퍼컴퓨터가 등장하여 페타플롭 성능 수준에 도달했습니다.

시작: 1950년대와 1960년대

"Super Computing"이라는 용어는 1929년 뉴욕 세계에서 IBM이 컬럼비아 대학교를 위해 만든 대형 맞춤 제작 표집기를 지칭하는 데 처음 사용되었습니다.

1957년, 한 무리의 엔지니어들이 미네소타주 미니애폴리스에 CDC(Control Data Corporation)를 설립하기 위해 스페리 코퍼레이션을 떠났습니다.Seymour Cray는 CDC에 있는 그의 동료들과 합류하기 위해 1년 후 스페리를 떠났습니다.[6]1960년에 Cray는 CDC 1604를 완성했는데, CDC 1604는 상업적으로 성공한 트랜지스터화된 컴퓨터의 1세대 중 하나이며 출시 당시에는 세계에서 가장 빠른 컴퓨터였습니다.[7]그러나 완전히 트랜지스터화된 유일한 Harwell CADE는 1951년에 운영되었으며, IBM은 1959년에 상업적으로 성공적인 트랜지스터화된 IBM 7090을 제공했습니다.

시스템 콘솔이 있는 CDC 6600

1960년경, Cray는 큰 차이로 세상에서 가장 빠른 컴퓨터를 디자인하기로 결심했습니다.Jim Thornton, Dean Roush 등 30여 명의 엔지니어들과 함께 4년 간의 실험 끝에 Cray는 1964년 CDC 6600을 완성했습니다.Cray는 평면 공정을 사용하는 Fairchild Semiconductor가 만든 게르마늄에서 실리콘 트랜지스터로 전환했습니다.이것들은 메사 실리콘 트랜지스터의 단점이 없었습니다.그는 그것들을 매우 빠르게 실행했고, 빛의 제한 속도는 심각한 과열 문제를 가진 매우 컴팩트한 디자인을 강요했고, 이것은 딘 루쉬가 설계한 냉동을 도입함으로써 해결되었습니다.[8]6600은 업계 최초의 기록 보유자인 IBM 7030 스트레치보다 3배나 뛰어났습니다.[clarification needed][9][10]최대 3메가플롭스의 성능으로 [11][12]슈퍼컴퓨터라고 불렸고 200대의 컴퓨터가 각각 9백만 달러에 팔렸을 때 슈퍼컴퓨터 시장을 정의했습니다.[7][13]

6600은 주변 컴퓨팅 요소에 작업을 "파밍 아웃"함으로써 속도를 높였고, CPU(Central Processing Unit)가 실제 데이터를 처리할 수 있도록 했습니다.이 기계를 위한 미네소타 포트란 컴파일러는 미네소타 대학교의 Liddiard와 Mundstock에 의해 개발되었으며 6600은 표준 수학 연산에서 500 킬로플롭을 유지할 수 있었습니다.[14]1968년에 Cray는 CDC 7600을 완성했는데, 이것은 다시 세계에서 가장 빠른 컴퓨터입니다.[7]36MHz에서 7600은 6600의 3.6배의 클럭 속도를 가졌지만 다른 기술 혁신으로 인해 훨씬 더 빨리 달렸습니다.그들은 7600대 중 50대 정도만 팔았는데, 그다지 실패는 아니었습니다.Cray는 1972년 CDC를 떠나 자신의 회사를 만들었습니다.[7]그가 떠난 지 2년 후 CDC는 STAR-100을 인도했는데, 이는 100메가플롭으로 7600의 3배 속도였습니다.텍사스 인스트루먼트 ASC와 함께, 스타-100은 벡터 프로세싱을 사용한 최초의 기계 중 하나였습니다.[15][16]

1963년 1월 맨체스터 대학 아틀라스.

1956년, 영국 맨체스터 대학교의 한 팀은 명령당 1마이크로초, 즉 초당 약 백만 개의 명령어에 가까운 처리 속도로 작동할 수 있는 컴퓨터를 만들기 위해 마이크로세컨드 엔진에서 유래된 이름인 뮤즈의 개발을 시작했습니다.[17]뮤(그리스 문자 µ의 이름)는 SI 및 기타 단위 체계에서 10(백만 분의 1)을 나타내는 접두사입니다.

1958년 말, 페란티는 맨체스터 대학교와 이 프로젝트에 대한 공동 작업을 하기로 합의했고, 얼마 후 컴퓨터는 아틀라스로 이름이 바뀌었고, 공동 작업은 톰 킬번의 통제하에 이루어졌습니다.최초의 아틀라스는 크레 CDC 6600 슈퍼컴퓨터가 도입되기 약 3년 전인 1962년 12월 7일에 세계 최초의 슈퍼컴퓨터 중 하나로 공식적으로 도입되었습니다.IBM 7094 4대와 맞먹는 세계에서 가장 강력한 컴퓨터라는 평가를 받았습니다.Atlas가 오프라인으로 전환될 때마다 영국의 컴퓨터 용량의 절반이 손실되었다고 합니다.[18]Atlas는 16,384 워드의 기본 코어 메모리와 96K 워드의 보조 드럼 메모리를 결합하여 작업 메모리를 확장하는 방법으로 가상 메모리와 페이징을 개척했습니다.[19]아틀라스는 아틀라스 슈퍼바이저를 개척하기도 했는데, "많은 사람들이 최초로 인식할 수 있는 현대 운영 체제라고 생각합니다."[18]

크레용 시대: 1970년대 중반과 1980년대

불소 냉각 크레-2 슈퍼컴퓨터

CDC를 떠난 지 4년 후, Cray는 1976년에 80 MHz Cray-1을 출시했고, 그것은 역사상 가장 성공적인 슈퍼컴퓨터가 되었습니다.[16][20]칩당 두 개의 게이트가 있는 집적 회로를 사용한 Cray-1은 벡터 프로세서였습니다.추가적인 메모리 참조 없이 즉시 사용할 수 있는 중간 결과를 생성하여 계산 속도를 감소시키는 연쇄화와 같은 많은 혁신을 도입했습니다.[8][21]Cray X-MP(Steve Chen이 설계)는 더 나은 체인 지원과 다수의 메모리 파이프라인을 갖춘 105MHz 공유 메모리 병렬 벡터 프로세서로 1982년에 출시되었습니다.X-MP의 부동 소수점 파이프라인 3개가 동시에 작동할 수 있습니다.[21]1983년까지 Cray와 Control Data는 슈퍼컴퓨터의 선두주자였습니다. 전반적인 컴퓨터 시장에서 선두를 달리고 있음에도 불구하고 IBM은 수익성 있는 경쟁자를 배출할 수 없었습니다.[22]

1985년에 출시된 Cray-2는 플루오르너트 탱크에 완전히 잠긴 4프로세서 액체 냉각 컴퓨터로 작동하면서 거품이 났습니다.[8]그것은 1.9 기가플롭에 달했고, 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터였고, 기가플롭의 장벽을 깬 최초의 컴퓨터였습니다.[23]크레-2는 완전히 새로운 디자인이었습니다.체인을 사용하지 않고 메모리 지연 시간이 높았지만 파이프라인을 많이 사용했으며 대용량 메모리가 필요한 문제에 이상적이었습니다.[21]1980년대에 Cray의 소프트웨어 개발 비용이 하드웨어에 지출된 비용과 동일하게 되었다는 사실에서 알 수 있듯이 슈퍼컴퓨터를 개발하는 데 드는 소프트웨어 비용은 과소평가되어서는 안 됩니다.[24]이러한 경향은 사내의 Cray 운영 체제에서 Unix 기반의 UNICOS로 전환하는 부분적인 원인이 되었습니다.[24]

또한 Steve Chen이 설계한 Cray Y-MP는 X-MP의 개량으로 1988년에 출시되었으며 167 MHz에서 8개의 벡터 프로세서를 탑재할 수 있으며 프로세서당 최대 성능은 333메가플롭입니다.[21]1980년대 후반, 크레-3에 비소 갈륨 반도체를 사용한 크레의 실험은 성공하지 못했습니다.Seymour Cray는 1990년대 초에 대규모 병렬 컴퓨터 작업을 시작했지만, 완성되기 전인 1996년에 교통사고로 사망했습니다.하지만 크레 리서치는 그런 컴퓨터들을 생산해냈습니다.[20][8]

대규모 처리: 1990년대

1980년대 중후반 슈퍼컴퓨팅의 최전선을 구축한 Cray-2는 프로세서가 8개에 불과했습니다.1990년대에 수천 개의 프로세서를 가진 슈퍼컴퓨터가 등장하기 시작했습니다.1980년대 말의 또 다른 발전은 크레-1을 모델로 한 일본 슈퍼컴퓨터의 등장이었습니다.

버스 바와 메쉬 라우터가 표시된 파라곤 캐비닛 후면

SX-3/44R은 1989년 NEC Corporation에 의해 발표되었으며 1년 후 4개 프로세서 모델로 세계에서 가장 빠른 타이틀을 얻었습니다.[25]그러나 후지쯔의 Numerical Wind Tunnel 슈퍼컴퓨터는 1994년에 166개의 벡터 프로세서를 사용하여 1위를 차지했습니다.프로세서당 최고 속도는 1.7기가플롭이었습니다.[26][27]1996년 Hitachi SR2201은 빠른 3차원 크로스바 네트워크를 통해 연결된 2,048개의 프로세서를 사용하여 600기가플롭의 최고 성능을 달성했습니다.[28][29][30]

같은 기간 동안 Intel Paragon은 다양한 구성의 Intel i860 프로세서를 1,000개에서 4,000개까지 보유할 수 있었으며 1993년에는 세계에서 가장 빠른 순위에 올랐습니다.파라곤(Paragon)은 MIMD 기계로 프로세서를 고속 2차원 메쉬를 통해 연결하여 프로세스를 별도의 노드에서 실행하고 메시지 전달 인터페이스(Message Passing Interface)를 통해 통신할 수 있도록 했습니다.[31]1995년까지 Cray는 3차원 토러스 인터커넥트를 사용하여 2,000개 이상의 프로세서를 갖춘 Cray T3E와 같은 대규모 병렬 시스템을 출시했습니다.[32][33]

Paragon 아키텍처는 곧 Advanced Simulation and Computing Initiative의 일부로서 20세기 말까지 최고의 슈퍼컴퓨팅 자리를 차지했던 미국의 Intel ASCI Red 슈퍼컴퓨터로 이어졌습니다.또한 이 시스템은 9,000개 이상의 컴퓨팅 노드와 12테라바이트 이상의 디스크 스토리지를 갖춘 메시 기반 MIMD 대규모 병렬 시스템이었지만 일상적인 개인용 컴퓨터에서 볼 수 있는 기성 Pentium Pro 프로세서를 사용했습니다.ASCI Red는 1996년 MP-Linpack 벤치마크에서 1테라플롭 장벽을 돌파한 최초의 시스템으로, 결국 2테라플롭에 도달했습니다.[34]

21세기 페타스케일 컴퓨팅

주요 기사:페타스케일 컴퓨팅
Argonne National Laboratory의 Blue Gene/P 슈퍼컴퓨터

21세기의 첫 10년 동안 상당한 발전이 이루어졌습니다.슈퍼컴퓨터의 효율성은 계속해서 증가했지만 극적으로 증가하지는 않았습니다.Cray C90은 1991년에 500킬로와트의 전력을 사용한 반면, 2003년까지 ASCIQ는 2,000배 빠른 속도로 3,000kW의 전력을 사용하여 300배의 와트당 성능을 높였습니다.[35]

2004년 NEC가 일본 해양 지구 과학 기술 기관(JAMSTEC)에서 만든 지구 시뮬레이터 슈퍼 컴퓨터는 640개의 노드를 사용하여 35.9 테라플롭에 이르렀습니다. 각각 8개의 고유 벡터 프로세서가 있습니다.[36]

IBM Blue Gene 슈퍼컴퓨터 아키텍처는 21세기 초에 널리 사용되었으며 TOP500 목록에 있는 컴퓨터 중 27대가 이 아키텍처를 사용했습니다.Blue Gene 접근 방식은 프로세서 속도를 낮은 전력 소비와 맞바꾸어 공랭 온도에서 더 많은 수의 프로세서를 사용할 수 있도록 한다는 점에서 다소 다릅니다.6만 개 이상의 프로세서를 사용할 수 있으며, "랙당" 2048개의 프로세서를 사용할 수 있으며, 3차원 토러스 인터커넥트를 통해 연결합니다.[37][38]

중국은 2003년 6월 TOP500 51위, 2003년 11월 14위, 2004년 6월 10위, 2005년 5위를 차지한 뒤 2010년 2.5 페타플롭 톈허-I 슈퍼컴퓨터로 1위를 차지하는 등 중국에서의 발전이 빨랐습니다.[39][40]

2011년 7월, 8.1 페타플롭 일본 K 컴퓨터는 600개 이상의 캐비닛에 보관된 60,000개 이상의 SPARC64 VIIIfx 프로세서를 사용하여 세계에서 가장 빠른 컴퓨터가 되었습니다.K 컴퓨터의 속도가 Earth Simulator보다 60배 이상 빠르고, Earth Simulator가 1위를 차지한 지 7년 만에 세계 68위의 시스템이라는 사실은 세계적으로 슈퍼컴퓨팅 기술의 급속한 성장과 더불어 최고 성능의 급속한 향상을 보여줍니다.[41][42][43]2014년에는 Earth Simulator가 목록에서 빠졌고 2018년에는 K 컴퓨터가 상위 10개에서 빠졌습니다.2018년까지 서밋은 200 페타플롭스(petaFLOPS)로 세계에서 가장 강력한 슈퍼컴퓨터가 되었습니다.2020년, 일본인들은 442개의 PFLOPS가 가능한 후가쿠 슈퍼컴퓨터로 다시 한번 1위를 차지했습니다.

역대 TOP500 표

자세한 목록은 빠른 컴퓨터 목록을 참조하십시오.

이것은 1993년 이후로 TOP500 목록의 상위에 등장한 컴퓨터들의 목록입니다.[44]"Peak speed"는 "Rmax" 등급으로 제공됩니다.

top500.org 사이트의 데이터를 기반으로 한 슈퍼컴퓨터 성능의 급속한 성장.로그 y 축은 GFLOPS에서 성능을 나타냅니다.
500대 대형 슈퍼컴퓨터의 복합 성능
가장 빠른 슈퍼컴퓨터
슈퍼컴퓨터 500위
연도 슈퍼컴퓨터 최고속도
(Rmax)		 전력효율
(와트당 GFLOPS)		 위치
1993 후지쯔 수치풍동 124.50 GFLOPS 일본 도쿄 국립항공우주연구소
1993 인텔 파라곤 XP/S 140 143.40 GFLOPS 미국 뉴멕시코주 DoE-Sandia National Laboratories
1994 후지쯔 수치풍동 170.40 GFLOPS 일본 도쿄 국립항공우주연구소
1996 히타치 SR2201/1024 220.40 GFLOPS 일본 도쿄 대학
히타치 CP-PACS/2048 368.20 GFLOPS 일본 쓰쿠바 대학교
1997 인텔 ASCI Red/9152 1.338 TFLOPS 미국 뉴멕시코주 DoE-Sandia National Laboratories
1999 인텔 ASCI Red/9632 2.3796 TFLOPS
2000 IBM ASCI 화이트 7.226 TFLOPS DoE-Lawrence Livermore National Laboratory, California
2002 NEC 어스 시뮬레이터 35.860 TFLOPS 일본 요코하마, Earth Simulator Center
2004 IBM 블루진/L 70.720 TFLOPS DoE/IBM 로체스터, 미네소타, 미국
2005 136.800 TFLOPS 국방부/미국 국가핵안보국
로렌스 리버모어 국립 연구소, 캘리포니아, 미국
280.600 TFLOPs
2007 478.200 TFLOPS
2008 IBM 로드러너 1.026 피플롭스 미국 뉴멕시코주 DoE-Los Alamos 국립연구소
1.105 피플롭스 0.445
2009 크레 재규어 1.759 피플롭스 미국 테네시주 DoE-Oak Ridge 국립연구소
2010 톈허아이아 2.566 피플롭스 0.635 중국 텐진 국립 슈퍼컴퓨터센터
2011 후지쯔 K컴퓨터 10.510 피플롭스 0.825 리켄, 고베, 일본
2012 IBM 세쿼이아 16.320 피플롭스 로렌스 리버모어 국립 연구소, 캘리포니아, 미국
2012 크레 타이탄 17.590 피플롭스 미국 테네시주 오크리지 국립연구소
2013 NUDT 톈허-2 33.860 피플롭스 2.215 광저우, 중국
2016 선웨이 타이후 라이트 93.010 피플롭스 6.051 우시, 중국
2018 IBM 서밋 122.300 피플롭스 14.668 미국 테네시주 DoE-Oak Ridge 국립연구소
2020 후가쿠 415.530 피플롭스 15.418 리켄, 고베, 일본
2021-2022 프런티어 >1.1 EFLOPS Oak Ridge Leadership Computing Facility, AMD, 미국
2022 도조 >1 AI EFLOPS 테슬라, 미국
2022-2023 오로라 >2 EFLOPS Intel, Cray, Argonne National Laboratory, 미국
2022-2023 인공지능 연구 슈퍼클러스터 5 AI EFLOPS 메타플랫폼, 미국
2023 베나도 >10 AI EFLOPS Nvidia, Los Alamos 국립 연구소, 미국
2023 헬리오스 >1 AI EFLOPS 엔비디아, 미국

내보내기 제어

CoCom과 그 후의 대체품인 Wassenar Arrangement는 법적으로 규제를 받게 되었습니다. 즉, 라이센스, 승인 및 기록 보관을 요구하거나, 고성능 컴퓨터(HPC)의 특정 국가로의 수출을 전면 금지했습니다.그러한 통제는 정당화하기가 어려워졌고, 이러한 규제는 완화되었습니다.일부는 이러한 규정이 결코 정당화되지 않았다고 주장했습니다.[45][46][47][48][49][50]

참고 항목

외부 링크


참고문헌

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