PREVIEW
메모리 중심 컴퓨팅이란?
지난 70년 동안 컴퓨터는 CPU와 메모리로 컴퓨터를 구동하는 폰 노이만(Von Neumann) 구조를 사용했다.
CPU의 성능을 끌어내기 위해 트랜지스터의 집적도와 컴퓨팅 능력을 높여
‘처리 중심(processing-centric) 컴퓨팅’에 집중한 것이다.
하지만 데이터가 큰 애플리케이션에서 메모리 계층 구조 간에 데이터를 전송하는 데 드는 비용이 커지고,
순차적으로 정보를 처리해 고속 병렬처리에는 부적합한 폰 노이만 병목(Von- Neumann Bottleneck) 문제가 드러났다.
이러한 문제를 해결할 수 있는 데이터 중심 컴퓨팅이 ‘메모리 중심 컴퓨팅(Memory driven computing)’이다.
메모리 중심 컴퓨팅으로 속도를 높이다
최근 폭증하는 인공지능 데이터와 빅데이터를 빠르고 효율적으로 처리할 수 있는 컴퓨팅 시스템에 대한 수요가 급증하고 있다. 이에 컴퓨팅 구조에서는 대용량 데이터를 빠르게 처리하기 위한 메모리 중심 컴퓨팅이 조명받고 있다.
대용량 비휘발성 메모리와 고속 메모리 인터커넥트 하드웨어 기술이 발전하면서 메모리 중심 컴퓨팅의 실현 가능성이 커지고 있다. 이에 따라 메모리 중심 컴퓨팅을 위한 소프트웨어 기술과 대용량 비휘발성 메모리를 효율적으로 관리하기 위한 운영체제 기술, 대용량 데이터를 효율적으로 관리하기 위한 파일시스템 및 데이터 관리 기술, 메모리 중심 컴퓨팅을 활용해 기존 응용프로그램을 가속할 방법 등이 연구되고 있다.
시장조사업체인 IDC는 오는 2025년 세계적으로 생성되는 데이터는 163제타바이트(ZB=1021B)로, 그중 5.2제타바이트는 실제 데이터 처리 및 분석되어야 하는 것으로 예측했다. 이는 지난 2016년에 비해 처리할 데이터의 규모가 10배 수준으로 증가함을 의미한다. 또한, 자율주행 및 원격 의료 진단에 사용하게 될 데이터 처리도 2025년까지 전체 생성 데이터의 20%까지 증가해 대용량 데이터의 고속 처리 또한 요구될 것으로 전망했다. 하지만 현재의 CPU(중앙처리장치)-D램-스토리지 구조로는 ‘데이터 병목 현상’을 극복하는 데 한계가 있다.
기존 컴퓨팅 기술과의 차이
이에 대안으로 등장한 것이 메모리 중심 컴퓨팅이다. 메모리 중심 컴퓨팅은 CPU 기반의 컴퓨터가 아닌 다수의 메모리 노드를 고속의 패브릭(Fabric)으로 연결해 거대한 공유 메모리 풀(Pool)을 구성하는 컴퓨팅 아키텍처를 말한다. 이 공유 메모리 풀을 통해 복수의 컴퓨팅 노드가 각자 데이터를 병렬적으로 처리할 수 있어 컴퓨터의 정보 처리 속도가 크게 높아진다.
메모리 중심 컴퓨팅의 특성으로는 공유 메모리에서 쓰고 읽으며 노드 간 데이터를 교환할 수 있고, 공유된 메모리에 데이터를 연속적으로 저장할 수 있다는 점이다. 기존 컴퓨팅이 범용 네트워크를 통해 데이터를 주고 받고, 개별 노드의 로컬 메모리에 데이터를 나누어 저장해야 했다는 점과 차이가 있다.
메모리 내 데이터를 처리하기 위해서 프로세서 개입이 필요하고, 연산 사전 데이터의 크기 때문에 메모리에 적용하기 어려웠던 기존 컴퓨팅과 달리 공유 메모리 장치 내부에서 간단한 프로세싱 능력을 제공해 프로세서 개입 없이 처리할 수 있도록 지원하며, 복잡한 계산이 필요한 경우 미리 계산된 결과를 공유 메모리에 올려 놓으면 검색을 통해 결과를 알아낼 수 있다.
또한 대규모 비휘발성 메모리 사용으로 저장의 필요성이 사라졌다. 메모리의 데이터를 저장하기 위해 디스크 저장장치에 파일 형태로 저장해야 했던 기존 컴퓨팅의 단점을 보완한 것이다. 공유 메모리에 항상 데이터를 유지하기 때문에 재계산 과정이 필요 없고, 비휘발성 공유 메모리를 사용해 디스크를 사용하는 체크포인팅(오류 발생 시 이전으로 복구하기 위해 현재 상태를 저장하는 기능)보다 빠른 성능을 제공한다.
이와 같은 장점들로 병목 현상을 해결하고, 더 빠른 속도의 데이터 처리가 가능해져 국내 메모리 업체뿐만 아니라 ETRI도 메모리 중심 컴퓨팅을 위한 연구를 지속적으로 진행하고 있다. 미래의 컴퓨팅 분야로 나아가기 위해 메모리 중심 컴퓨팅 기술의 중요성과 필요성이 더욱 두드러질 것이라고 전문가들은 예측한다. 앞으로 메모리 중심 컴퓨팅 기술이 가져다줄 미래를 기대해 본다.
