HPC

HPC란 무엇인가요?

High Performance Computing (HPC)은 기존 컴퓨터나 서버보다 더 높은 연산 성능을 제공하기 위해 컴퓨팅 파워를 집약하는 것을 의미합니다. High Performance Computing (HPC) 또는 Supercomputing은 일상적인 컴퓨팅과 같지만, 차이점은 단지 더 강력하다는 것뿐입니다. 이는 구조를 집약하고 여러 컴퓨터와 저장 장치를 사용해 대량의 데이터를 매우 빠른 속도로 처리함으로써 사람들이 과학, 공학, 비즈니스 분야에서 세계의 가장 큰 문제 중 일부를 탐구하는 데 도움을 줍니다.

현재 HPC는 주로 성능 집약적이고 복잡한 문제를 해결하는 데 사용되며, 점점 더 많은 조직이 HPC 워크로드를 클라우드로 이전하고 있습니다. 클라우드 HPC는 프로토타입의 필요성을 줄이고, 테스트 속도를 높이며, 출시 시간을 단축함으로써 제품 연구 개발의 경제성을 크게 최적화할 것입니다.

HPC는 어떻게 작동하나요?

실제로, 단일 컴퓨터로 처리하기에는 너무 큰 워크로드(예: DNA 시퀀싱)가 있습니다. HPC 또는 슈퍼컴퓨팅 환경은 여러 노드(컴퓨터)가 클러스터(상호 연결된 그룹)에서 함께 작동하여 짧은 시간 내에 방대한 양의 계산을 수행함으로써 이러한 크고 극도로 복잡한 워크로드의 과제를 해결할 수 있게 합니다. 또한 HPC는 클라우드에서 클러스터의 자동 생성 및 삭제를 지원하여 비용을 절감합니다.

HPC는 다양한 유형의 워크로드를 지원하며, 가장 일반적인 두 가지는 병렬 워크로드와 긴밀하게 결합된 워크로드입니다.

병렬 워크로드

동시에 실행될 수 있으며, 서로 간의 통신이 거의 없거나 전혀 없는 여러 개의 작고 단순하며 독립적인 작업으로 세분화되는 컴퓨팅 문제를 의미합니다. 예를 들어, 한 기업이 1억 건의 신용카드 기록을 노드 클러스터의 개별 프로세서 코어에 제출할 수 있습니다. 단일 신용카드 기록을 처리하는 것은 작은 작업이며, 1억 건의 기록이 클러스터 전체에 분산되면 1억 개의 작은 작업을 놀라운 속도로 동시에(병렬로) 실행할 수 있습니다. 병렬 워크로드의 일반적인 사용 시나리오에는 리스크 시뮬레이션, 분자 모델링, 문맥 검색 및 물류 시뮬레이션이 포함됩니다.

긴밀하게 결합된 워크로드

일반적으로 더 많은 공유 리소스를 차지하며, 서로 지속적으로 통신하는 더 작은 작업으로 분할됩니다. 즉, 클러스터의 개별 노드는 처리를 수행하면서 서로 통신합니다. 긴밀하게 결합된 워크로드의 일반적인 사용 시나리오에는 전산 유체 역학, 기상 예보 모델링, 재료 시뮬레이션, 자동차 충돌 시뮬레이션, 지리공간 시뮬레이션 및 교통 관리가 포함됩니다.

HPC가 중요한 이유는 무엇입니까?

HPC는 수십 년 동안 학술 연구와 산업 혁신에서 중요한 역할을 해왔습니다. 엔지니어, 데이터 과학자, 디자이너 및 기타 연구자들이 많은 대규모의 복잡한 문제를 더 경제적이고 효율적으로 해결하는 데 도움이 되었습니다.

HPC의 주요 이점은 다음과 같습니다:

물리적 테스트 감소: HPC는 사용자의 물리적 테스트 없이 시뮬레이션을 생성하는 데 사용할 수 있습니다. 예를 들어 자동차 사고를 테스트할 때, HPC는 실제 충돌 테스트보다 더 경제적이고 쉽게 충돌 시뮬레이션을 생성할 수 있습니다.

속도: 최신 CPU, 그래픽 처리 장치(GPU), RDMA(Remote Direct Memory Access)와 같은 저지연 네트워크 아키텍처, 그리고 올플래시 로컬 스토리지 및 블록 스토리지 장치를 기반으로 HPC는 과거에는 몇 주가 걸렸을 대규모 계산을 몇 분 만에 수행할 수 있습니다.

비용: HPC는 더 빠르고 더 낮은 비용으로 답을 제공할 수 있습니다. 또한 클라우드 기반 HPC를 사용하면 소규모 기업과 스타트업도 실제로 사용하는 리소스에 대해서만 비용을 지불하고 필요에 따라 확장 및 축소하면서 HPC 워크로드를 쉽게 실행할 수 있습니다.

혁신: HPC는 사실상 모든 산업에서 혁신을 주도하며 전 세계 사람들의 삶의 질을 향상시키는 획기적인 과학적 발견의 핵심 동력입니다.

HPC 사용 시나리오 

Hyperion Research에 따르면, Fortune 1000 기업들이 거의 모든 산업에서 HPC를 사용하면서 HPC는 점점 더 인기를 얻고 있으며, 전 세계 HPC 시장은 2022년까지 440억 달러에 이를 것으로 예상됩니다.

다음은 HPC가 사용되는 일부 산업과 해당 HPC 워크로드 유형입니다:

항공우주: 항공기 날개 위의 공기 흐름과 같은 복잡한 시뮬레이션 생성.

제조: 시뮬레이션을 통해 신제품(예: 자율 주행)의 설계, 제조 및 테스트를 향상시켜 더 안전한 자동차와 더 가벼운 부품을 생산하고, 공정 효율성을 개선하며 혁신을 촉진합니다.

금융 기술(fintech): 복잡한 위험 분석, 고빈도 거래, 금융 모델링 및 사기 탐지를 수행합니다.

유전체학: DNA 시퀀싱, 약물-약물 상호작용 분석 및 단백질 분석을 통해 계보 연구를 발전시킵니다.

의료: 의약품 개발, 백신 개발, 희귀 질환 및 흔한 질환을 위한 혁신적인 치료법 연구.

미디어 및 엔터테인먼트: 애니메이션 제작, 영화 효과 렌더링, 대용량 미디어 파일 트랜스코딩, 몰입형 엔터테인먼트 경험 제작.

Oil & Gas: 석유 및 가스 자원의 위치를 예측하기 위해 공간 분석을 수행하고 저류층 모델을 테스트합니다. 유체 흐름과 지진 데이터 처리 등을 시뮬레이션합니다.

소매: 방대한 양의 고객 데이터를 분석하여 고객에게 보다 맞춤화된 제품 추천과 더 나은 서비스를 제공합니다.