韩文翻译--超级计算机的技术动向

韩文翻译--超级计算机的技术动向 www.88doc88.com 毕业设计(论文)外文资料翻译 系 (院): 计算机科学与技术 专业班级: 姓 名: 学 号: 外文出处: myhome.naver. com (用外文写) 附 件:1.外文资料翻译译文,2.外文原文。 指导教师评语: 签名: 年 月 日 注:请将该封面与附件装订成册。 www.88doc88.com www.88doc88.com 附件1、外文资料翻译译文 超级计算机的技术动向 何谓超级计算机, 绝大部分的人还在简单地认为处理数据能力和计算数据能力非常优越的、体积和性能比现代PC机大百倍、高千倍的计算机就是超级计算机超级计算机只能由经过专门的考试、培训、筛选出来的高级研究员才可以操作，是高级研究员进行处理数据的专用道具。但是当代计算机技术发展迅速，如今奔腾级别的PC机的性能足可以比得过80年代初期超级计算机的性能。由于现在计算机技术的迅速发展，可以想象在不久的将来，拥有现在小型超级计算机性能的电脑会普及到家家户户。 一般把每秒演算能力在10~15GFlops(1GFlops是每秒演算10亿次)、随机存取存储器(RAM)的容量在4G以上、存储频带宽度(Memory Bandwidth)在10GB/系统以上的计算机可以视为超级计算机。 目前超级计算机大部分应用在商业领域。从事证券、金融机关、宾馆等服务行业的各大公司一般选用低费用、高性能、服务器级别的中小型超级计算机来维护本公司和客户服务信息，而追求产品设计最优化的企业和主要进行建筑设计(制造模型)以及解析计算的研究所更热衷于使用高费用、高性能的大型超级计算机。 Cray Research和富士通公司生产的向量处理器(Vector processor)比起其他超级计算机制造商生产的精简指令系统计算机(PISC)，其计算能力更加优秀，特别是在运行向量上升(Vector rising)程序时会显示出更优越的性能，但是向量处理器(Vector processor)本身有性能对比价格(Price/Flops)和维护费用高的缺点。Cray Research的YMP/4E 单单一年的硬件设备维护费用就达到4亿2千万韩币左右，所以想购买使用向量处理器的SMP(Symmetricmulti-processors)超级计算机或者MPP(Massively Parallel Processors)超级计算机的企业或研究所不仅要认真考虑本公司的业务性质需不需要向量处理器，即公司是否要大量运行向量上升应用软件， 而且还要考虑公司的预算能不能承受高额的计算机购买费用和计算机的维护费用，如果购买使用性能对比价格低的精简指令系统构建的MPP或者NUMA(Non-Uniform Memory Access)系列的计算机的话，可以用更少的资金购入计算能力更高的超级计算机。 作为同一种向量型计算机，富士通的VPP系列不仅拥有MPP的构造，而且从信息处理的性能和价格来讲更优于Cray Research的产品，但是很多科学家和研究员更热衷于使用Cray Research的产品，首先Cray Research在超级计算机领域有很高的威望;二是系统运营商和使用者觉得购买Cray Research的产品，开始运行后发生问题的概率会很小;三是在安装软件方面，Cray Research的产品可以安装大部分的常用软件，所以从消费者的观点来说，Cray Research的产品是最适合使用的。 对于IBM和因特尔公司生产的并列型超级计算机典型构造方式-MPP来说，因为编译器www.88doc88.com www.88doc88.com 技术暂时不能支持程序的完全并列化，所以需要使用者掌握自动最优并列程序的专门知识，MPP在价格方面比向量型超级计算机便宜的多，但是因为只有进行最优并列化才可以得到MPP的最好效率，而且对常用软件的兼容性不好对使用者造成很大的不便，导致MMP在需要计算、处理数据的企业中得不到普及，如果使用者能做到程序的最优并列化的话，通过MPP的优势-可量测性(Scalability)，MPP不仅可以比任何的计算机更快的计算数据、进行相关工作，而且可以有效地把符合解析条件的数据量(Data Size)和信息处理器的个数对比后进行处理。 随着社会步入信息化时代，应用于信息管理的数据库技术越来越被人们所重视，提到数据库不得不想到关于并列数据库的最大争议-数据库询问(Database Query)。数据库询问非常适用于并列应用程序的运行，业内权威人士都认为数据库询问将来会发展成一门独立的技术，会对超级计算机行业产生巨大的影响。 作为中小型服务器级别的超级计算机主要构造，SMP因为有自动对程序进行并列的编辑器，所以使用者不用亲自编程对程序进行并列就可以使用，但是使用SMP构造的计算机的时候， SMP的性能受到体系本身缺陷的限制不能达到最优化、超高速的要求，这是因为SMP结构的计算机在处理数据的时候，所有的信息处理器都会在同一个存储器中读取数据，各个处理器为了得到需要处理的信息相互进行竞争，会发生瓶颈现象(Resource Contention)和无数据现象，也就是说因bus结构会发生存储器的瓶颈现象。 一般认为一个SMP结构使用8~16个信息处理器最合适，即一个SMP结构只能配置8~16个的处理器时才可以正常运转，而且很多使用者在同时进行作业的时候，应用SMP结构的信息处理器信息通过量(Through-put)的效率比运用MPP结构的信息处理器低，但是 现在大部分的常用软件制造商都是先开发SMP用软件，而且一个使用者在一个处理器进行加载数据和进行并列华操作时，使用SMP结构的计算机会得到比任何计算机更快的速度。 HP和SGI开发的分布式共享存储处理器DSMP(Distributed Shared Memory Processors)结构和NUMA结构的超级计算机受到广大使用者的青睐是因为这些计算机体现了MPP和SMP各自的优点， 这一点给超级计算机产业注入了新的活力，去年下半年开始发表的SGI/ origin2000和 HP/ExemplarS/X是最好的例子。 DSMP和NUMA结构的机型把SMP的优点即常用软件的有效利用、使用者的简便性和MPP的优点即并列处理的效果、信息通过量的提升结合到一起，提高了处理信息的效率，每个型号其存储频带宽度(Memory Bandwidth)和存储空间(Cache)的大小和各处理器相互传送数据的速度的不同，其计算机的性能也不同，如果要选择DSMP和NUMA结构的机型，必须要考虑上述因素。 超级计算机的使用率占全世界一半以上的美国现在为了减少政府的财政赤字，逐步使用低费用、高性能的并列系统来替代高费用、高性能的向量处理器。 在冷战时期不受财政预算影响的美国防卫产业和国立研究所随着冷战的结束受到了财政预算的极大限制同时，主要销售给这些机构的供应商为了开拓市场而拼命的奔波。 相比之下日本对超级计算机产业的投资比美国庞大的多，单比硬件设施的话日本已经超过了美国，但是超级计算机常用软件的供应不足成为日本发展超级计算机的最大障碍，www.88doc88.com www.88doc88.com 而且日本自主开发信息处理器的费用比美国昂贵得多。 欧洲在软件开发上投入了相当大的资金，所以软件技术方面有很大的进步，而且在某些领域获得了巨大的效益，但还是稍微落后于美国。如果日本的超级计算机技术和欧洲的软件技术相结合，将会对美国的超级计算机产业造成巨大的威胁。 超级计算机的技术和性能的提高是以6—8个月为周期体现出来的，相比投资在研发产品的高费用的特点，正反市场仅仅局限在学校或者研究所。因为市场的局限性，当前超级计算机的生产商很少进行积极的R&D(Research and Development)投资。 在超级计算机领域一直享有很高威望的Cray Research公司被SGI公司合并，一直是作为并列型计算机支柱的因特尔也不在生产了MPP型超级计算机。 一般企业购买超级计算机的倾向也发生着改变，世界很多企业购买超级计算机的时候考虑的更多的是其经济性而不是性能，使用性能好但是价格昂贵的向量型超级计算机的所谓“超级计算和性能” (Supercomputing & Performance) 已经不被企业认可,而很多企业更关心于稍微便宜一点的超级计算机最大限度的发挥计算机性能的“高性能超级计算和效率(High Performace Computing & Efficiency)”。 在国内(韩国)很多企业和研究所为了进行效率化技术应用(Technical Application) 课题，也开始使用超级计算机进行分析，在分析时间的缩短和数据结果的正确性、最优性方面取得了不错的效果。但是大部分情况不是使用自己开发的软件而是利用国外常用的软件进行数据分析，所以在分析的过程中只能按照开发、供应此软件供应商的计算方式来进行分析，也受到开发商分析能力的影响。 虽然国内几家企业和研究所投入到了超级计算机和常用软件的开发，但是在研究和生产等各个方面都落后于外国优秀的超级计算机生产商，因为国家和企业不重视软件和硬件方面的开发，所以在未来几年国内企业进行课题研究还是要依赖国外进口的超级计算机和国外的数据处理模式，国家和企业从现在开始共同研究超级计算机技术，达到领先水平是非常重要、迫不及待的事情。 www.88doc88.com www.88doc88.com 附件2、外文原文,复印件, 슈퍼컴퓨터 기술동향 슈퍼컴퓨터는 어떤 것일까. 대부분의 사람들은 슈퍼컴퓨터를 막연히 계산수행능력이 월등한 컴퓨터로 상상할 것이다. 크기와 성능이 각각 현재 PC의 백배,천배 정도 되는 컴퓨터를 떠올리며 선택된 연구원들만의 도구로 생각하고 있는사람들이 아직도 많다. 그러나 현재 펜티엄프로급 PC가 80년대 초반의 슈퍼컴퓨터에 준하는 성능을 갖고 있을 정도로 컴퓨터기술이 발전하고 있다.이러한 기술발전 추세를 감안할 때 가까운 시일 안에 현재의 미니 슈퍼컴퓨터급수준의 PC가 각 가정에 보급될 것으로 예상된다. 슈퍼컴퓨터는 초당 연산능력이 약 10?15GFlops(1GFlops는 초당 10억회의 연산)이상 되며 주기억장치(RAM) 용량은 4GB 이상이며 메모리간 차선개수(Bandwidth)가 약 10GB/시스템 정도 되는 것이라고 볼 수 있다. 슈퍼컴퓨터는 이제 산업 전반에 활용되고 있다. 증권 및 금융기관, 호텔 등 서비스업종 회사들은 자사와 고객 정보에 관한 서비스를 수행할 상업용 저비용 고성능 서버급 중소형 슈퍼컴퓨터를 선호하고 있다. 제품의 설계 최적화를 추구하는 기업체와 설계구축(모델링) 및 계산해석(컴퓨팅)을 필요로 하는 연구소에서는 고비용 고성능 대형 슈퍼컴퓨터를 더욱 더 선호하고 있다. 크레이나 후지쯔 등이 선보인 벡터 프로세서(Vector processor)는 다른 슈퍼컴퓨터업체들이 이용하는 명령어축약(RISC) 프로세서 보다 계산 능력이 우수하고 특히 벡터라이징(Vectorizing)이 필요한 프로그램을 수행할 경우 더욱 월등한 성능을 보인다. 하지만 성능 대비 가격이(Price/Flops) 높고 유지비용이 많다는 것이 단점이다. 크레이 YMP/4E는 하드웨어 유지비만 연간 약 4억2천만원 정도다. 때문에 벡터형 프로세서를 이용한 SMP(SymmetricMulti-Processors) 또는 MPP(Massively Parallel Processors) 슈퍼컴퓨터를 구입하려는 기업체나 연구소들은 우선 벡터형 프로세서가 업무 성격에 꼭 필요한 가 즉 벡터라이즈를 필요로 하는 응용 소프트웨어가 많은 가를 따져야 한다. 또 유지비를 포함해 구입 예산능력이 충분한가 하는 면도 고려해야 한다. 성능 대비 가격이 싼 RISC 프로세서를 사용하여 구축하는 MPP 또는 NUMA(Non-Uniform Memory Access) 체계의 기종을 선택한다면 월등히 싼 가격으로 더 많은 계산 능력을 가진 슈퍼컴퓨터를 살 수 있다. 동일한 벡터형 기종인 후지쯔의 VPP 시리즈는 MPP구조를 가지고 있으면서도벡터 프로세서당 성능은 가격 대비로 크레이보다 앞선다고 할 수 있다. 하지만 많은 과학자들이나 연구원들은 크레이를 선호하고 있다. 이유는 우선 www.88doc88.com www.88doc88.com 크레이가 슈퍼컴퓨터 업계에서 그 위상(Name value)이 높고 또 시스템 운영자 및 구입자들이 구입 후 운영상 문제가 가장 없을것이라는 보편화된 생각을 갖고 있기 때문이다. 특히 모든 상용 소프트웨어의 설치가 가능하여 사용자 측면에서 선호도가 높다는 점도 하나의 이유다. IBM 및 인텔이 선보인 병렬 슈퍼컴퓨터의 대표적 구조방식인 MPP는 현재 컴파일러 기술(Compiler technology)이 완벽한 병렬화 지원을 하지 못하기 때문에 사용자들이 스스로 프로그램을 최적 병렬화하는 전문적인 지식이 필요하다. MPP가 벡터형 슈퍼컴퓨터보다 매우 경제적이지만 최적 병렬화를 이뤄야만 가격 면에서는 MPP구조의 좋은 효율을 얻을 수 있다는 점과 병렬기술(Technical) 상용 소프트웨어의 부족으로 인한 사용자의 불편함 등으로 계산수행을 필요로 하는 기업들에 아직 보편화하지 못하고 있다. 사용자가 최적 병렬화를 이룰 수만 있다면 MPP의 장점인 최상화(Scalability)를 통해 다른 어떤 슈퍼컴퓨터보다 빠르게 계산 및 작업을 수행할 수 있고 각 해석조건에 맞는 자료용량(Data Size)을 프로세서의 개수와 비례하여 처리할 수 있는 이점이 있다. 정보화 시대로 자리잡아 가면서 정보관리를 위한 데이터베이스의 중요성이 커가고 있다. 이를 감안할 때 병렬시스템의 핫 이슈로 데이터베이스 퀴리(Database Query)를 생각하지 않을 수가 없다. 데이터베이스 퀴리는 병렬 애플리케이션에 아주 적합한 것이므로 새로운 주요 상품으로 부각이 예견되며 앞으로 슈퍼컴퓨터업계에 큰 영향을 줄 것으로 생각된다. 중소형 서버급 슈퍼컴퓨터 구조인 SMP는 자동병렬 처리를 해주는 컴파일러가 있어 사용자들이 직접 병렬 프로그래밍을 할 필요없이 사용할 수 있지만 이를 이용할 경우 SMP 체계상의 문제로 최적화한 초고속 성능을 기대할 수 없다는 단점이 있다. 이것은 모든 프로세서가 같은 메모리에 있는 데이터를 사용하는 만큼 각 프로세서가 필요한 데이터를 갖고 오기 위해 서로 경쟁함으로써 병목현상(Resource Contention)이 일어날 수 있는 것이다. 따라서 「데이터없음(Data Starvation)」이 발생할 수 있기 때문이다. 다시 말해 버스(Bus)구조로 인해 메모리에 대한 병목현상이 부각된다는 것이다. 일반적으로 1개의 SMP 구조는 8?16개의 프로세서를 이용하는 것이 적합한 것으로 알려져 있다. 또 많은 사용자들이 동시에 작업을 수행할 경우 일 처리량(Through-put)이 MPP방식의 프로세서를 이용할 때 보다 효율이 낮다. 하지만 소프트웨어 벤더들이 대부분 MPP보다 SMP용 상용 소프트웨어를 먼저 개발해 놓은 상태이고 1명의 사용자가 단일 프로세서에서 수행하는 작업을 이 SMP에 탑재수행 및 병렬화할 경우 보다 빠른 스피드를 구현할 수 있다. HP와 SGI가 개발한 DSMP(Distributed Shared Memory Processors)나 NUMA구조의 슈퍼컴퓨터가 각광받고 있는 것도 이같은 이유에서다. MPP와 SMP의 장점을 www.88doc88.com www.88doc88.com 대체적으로 부각시키고 있기 때문이다. 이러한 점은 슈퍼컴퓨터산업계에 활력소가 되고 있기도 하다. SGI의 오리진 2000과 HP/컨벡스의 ExemplarS/X시리즈를 그 예로 들 수 있다. 이 모델들은 작년 중, 하반기를 기점으로 발표되었으며 슈퍼컴퓨터의 대표적 컨퍼런스인 「슈퍼컴96」을 통해 알려졌다. DSMP 및 NUMA 방식의 기종은 SMP의 장점인 상용 소프트웨어의 효율적 이용과 사용자들의 편의성, 또 MPP 방식으로의 구현도 가능해 병렬처리의 효과 및 일처리량(Through-put)을 추구할 수 있다는 점에서 효과적이다. 다만 각 노드 보드(Node-board)의 메모리 차선개수(Memory Bandwidth)와 캐시(Cache)크기, 그리고 각 프로세서간 데이터 전송속도 등에 따라 이들 슈퍼컴퓨터의 성능이 좌우되므로 이 점들을 중요하게 고려하여 선택해야 한다.세계적으로 슈퍼컴퓨터 사용의 반 이상을 차지하는 미국은 현재 정부 재정 적자를 해소하기 위해 고비용, 고성능 벤더 프로세서를 피하고 저비용, 고성능 병렬시스템을 선호하고 있다. 냉전시대에는 예산에 구애받지 않던 미국 방위산업체나 국립연구소 등이 냉전의 종식으로 예산의 제약을 받기 시작하자 이들에게 주로 슈퍼컴퓨터를 납품했던 회사들이 이제는 값비싼 슈퍼컴퓨터를 팔기 위해 시장개척이라는 명제하에 분주히 뛰고 있는 형편이다. 일본은 미국과 달리 슈퍼컴퓨터에 상당한 투자를 하고 있다. 하드웨어적으로만 비교한다면 현재 일본이 미국을 앞서가고 있는 실정이다. 그러나 상용소프트웨어 지원 부족으로 고전하고 있다. 또 미국의 슈퍼컴퓨터 회사와는 달리 자체 개발한 프로세서의 가격이 상대적으로 비싼 것이 단점이다. 유럽은 소프트웨어 분야에 많은 연구비를 투자하고 있다. 그 결과 소프트웨어분야에서는 상당한 기술발전을 보이고 있으며 적지 않은 이익까지 내고 있으나 아직까지 미국에 뒤지고 있다. 그러나 일본의 하드웨어 기술과 유럽의 소프트웨어의 결합은 수치해석을 전문적으로 필요로 하는 기술연구 분야에서는 미국 슈퍼컴퓨터업계를 크게 위협하고 있다. 슈퍼컴퓨터의 기술 및 성능 향상의 추세는 약 6?8개월 주기로 나타나고 있다. 제품생산에 투자되는 고비용에 비해 기술시장(Technical Market)이 연구소나 학교에 국한되어 있다. 이처럼 시장성이 적은 만큼 슈퍼컴퓨터 업체들은 적극적인 R&D(Research and Development)투자를 피하고 있는 것이 현실이다. 대표적인 슈퍼컴퓨터 업체로서 오랫동안 최고의 명성과 지위를 지녔던 크레이가 작년 SGI사에 합병되었고 컨벡스 역시 HP에 병합되었으며 병렬형 컴퓨터계의 한 기둥이었던 인텔이 MPP형 슈퍼컴퓨터 생산에서 손을 떼고 물러났다. 기업들의 슈퍼컴퓨터 구입경향도 바뀌고 있다. 현재는 슈퍼컴퓨터의 가격 대비 성능을 검토해 구입하려는 「경제성」이 세계의 기업들에 보편화되었다. 성능이 좋지만 비싼 벡터 프로세서 슈퍼컴퓨터를 이용하는 「슈퍼컴퓨팅과 www.88doc88.com www.88doc88.com 성능(Supercomputing & Performance)」보다는 조그마하더라도 값이 싼 슈퍼컴퓨터를 구입하여 최대의 성능을 발휘토록 하는 「고성능 컴퓨팅과 능률(High Performace Computing & Efficiency)」에 관심을 두는 것이최근의경향이다. 국내에서도 효율적인 기술적 응용(Technical Application) 과제수행을 위해 많은 기업과 연구소들이 슈퍼컴퓨터를 도입하여 분석 및 해석시간의 단축과 보다 정확하고 최적화한 결과를 산출해 내고 있다. 하지만 대부분의 경우 자체 개발한 응용 소프트웨어를 이용하여 해석하는 비율보다 상용화된 기술적 응용소프트웨어를 사용하고 있어 이를 개발하고 배급하는 외국소프트웨어 공급업체들의 계산방식 및 해석능력의 경향에 이끌려 가고 있는 상황이다.현재 국내에서도 몇몇의 기업과 연구소들이 슈퍼컴퓨터 개발과 생산에 투자를 하고 있으나 아직까지 외국의 유수 슈퍼컴퓨터 회사들에 비하면 연구와 생산, 모든 면에서 뒤떨어져 있다. 따라서 한국의 모든 업계 및 정부가 소프트웨어 및 하드웨어 분야에 투자를 하지 않는 한 앞으로도 계속 수입된 기술의 틀에 맞추어 우리 기업의 과제, 연구를 진행할 수밖에 없는것이 현실이다. 그만큼 지금부터라도 슈퍼컴퓨터 관련 기술을 기업은 물론 국가적 차원에서 함께 개발해 나가는 것이 매우 중요하다. www.88doc88.com