데이터이주장치 및 그 동작 방법

기술 개요

• 하이브리드 메모리를 채택한 고성능 컴퓨팅(HPC, High Performance Computing) 및 다양한 컴퓨팅 환경에서 실행되는 어플리케이션을 실시간으로 모니터링하고 분석한 데이터를 기반으로 시스템 활용을 최적화 하기 위하여 메모리 간 데이터 이주를 자동으로 처리하는 데이터이주장치 및 그 동작 방법에 관한 것임

기존 기술 문제점

• 고성능 컴퓨팅 시스템은 강력한 컴퓨팅 연산성능과 큰 메모리 용량을 제공할 필요가 있으므로, 이에 따라 메모리 대역폭의 증가를 위해 이기종(heterogeneous)의 메모리인 하이브리드 메모리 채택해서 사용함
• 하이브리드 메모리의 경우, 이기종의 메모리 간 접근시간, 지연시간, 용량 등이 서로 다른 특성이 있어서, 효율적으로 사용하기 위해서는 메모리 간 데이터 이주 정책을 정의할 필요가 있음

기술의 특징 및 우수성

• 기술의 특징

  • 어플리케이션을 실시간으로 모니터링 하고 루프라인 알고리즘을 기반으로 연산강도를 계산하여 성능이 서로 다른 메모리에 대하여 최적으로 활용 할 수 있는 어플리케이션을 자동으로 선정 함
  • 어플리케이션 사용자의 소스코드 수정 및 부가적인 작업 없이 최적화가 가능함

• 기술의 우수성

  • 하이브리드 메모리를 채택한 고성능 컴퓨팅 환경에서, 어플리케이션이 실행되는 동안의 성능 변화를 실시간으로 모니터링하고 분석하여 자동으로 메모리 간 데이터 이주를 처리함
  • 모니터링 결과를 기반으로 연산강도를 계산하여 데이터 이주 정책을 정의하고 적용 함으로써, 하이브리드 메모리의 효율적 사용을 지원하여 최대 22%의 성능 향상을 실현

상세 설명

• 어플리케이션 별로 각 어플리케이션이 실행되는 동안의 성능 변화의 모니터링 결과를 기초로 연산 강도(Arithmetic Intensity)를 계산하고 각 어플리케이션 별로 설정 주기마다 계산되는 연산 강도에 대한 선형 회기를 수행함
• 실행되고 있는 어플리케이션들의 연산 강도를 예측하며, 다음 주기의 연산 강도가 가장 작은 값으로 예측되는 어플리케이션의 데이터를 저 대역폭 메모리로 자동 이주하고 연산 강도가 가장 큰 값으로 예측되는 어플리케이션의 데이터를 고 대역폭 메모리로 자동 이주하는 데이터이주장치임

그림 1 데이터이주장치의 동작 방법

기술완성도 (TRL)

활용분야 및 적용제품

• 활용분야

  • 고성능 메모리 활용 최적화
  • 메모리 지연시간, 용량 개선
  • 대용량 데이터 처리 성능 개선

• 적용제품

  • 고성능 컴퓨팅 장치
  • 대용량 데이터 처리 장치
  • 이종 메모리를 포함하는 모든 컴퓨팅 장치

산업동향(기술 동향 및 트랜드 등 )

• 고성능 컴퓨터(HPC)는 다양한 업종에 걸친 기업들이 복잡한 애플리케이션을 확장하는데 주력하고 있으며, 고성능 컴퓨터의 채택은 관심을 끌고 있는 추세임
• HPC가 갖는 높은 네트워크 성능, 빠른 스토리지, 대량의 메모리 및 매우 높은 컴퓨팅 기술은 복잡하고 계산 집약적인 문제를 해결할 수 있음
• HPC 산업에 결정적으로 영향을 미치는 요소는 속도이며, 최신 CPU, 그래픽 처리 장치(GPU) 및 원격 직접 메모리 액세스(RDMA) 같이 지연 시간이 짧은 네트워킹 패브릭이 올 플래시 로컬 및 블록 스토리지 장치 관련 산업이 직접적으로 영향을 주고 있음
• 항공 우주, 제조, 재무 기술, 유전체학, 의료, 미디어 및 엔터테인먼트, 오일 및 가스 등 다방면으로 응용 가능성이 열려 있음
• HPC 관련 주요 기업은 NVIDIA(미국), AMD(미국), Intel(미국), HPE(미국), IBM(미국), Dell(미국) 등이 존재함

시장전망(목표시장 규모 및 전망)

• IT 산업의 지속적인 다각화 및 확장으로 하이브리드 고성능 컴퓨팅 솔루션에 대한 선호도 증가가 성장할 것으로 예상
• 글로벌 고성능 컴퓨팅 시장 규모는 2022년 485억 1,000만 달러에서 연평균 7.5% 증가하여 2030년 865억 달러에 달할 것으로 보임

  (출처:Grand View Research, 2023)

• 글로벌 고대역폭 메모리(HBM) 시장 규모는 2021년 18억 달러에서 연평균 32.9% 증가하여 2031년 49억 달러에 달할 것으로 전망됨

  (출처:GlobeNewswire, 2021)

그림 2 글로벌 HPC 시장 규모 전망(단위 : 억 달러)

지재권현황