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지난 10여년 동안 컴퓨팅 분야는 다양한 연구와 변화를 통하여 눈부신 발전을 이루어오고 있다. 반도체 기술의 발전은 프로세서 및 시스템 아키텍처, 프로그래밍 환경 등에 새로운 패러다임의 변화를 야기하고 있다. 특히 고성능컴퓨팅(HPC)분야는 첨단 기술이 집적된 분야로써, 한국가의 경쟁력으로 간주되고 있다. 2000년대 후반부터 선진 국가들은 Exascale의 슈퍼컴퓨팅 기술의 개발에 박차를 가하고 있으나, 한국의 경우 ICT 분야에 집중하여 관련 핵심기술의 확보가 시급한 상황이다. 본 논문에서는 슈퍼컴퓨팅 기술을 확보하고 대규모 유전체 분석 및 단백질구조 분석을 위한 고성능 컴퓨팅 시스템인 MAHA 슈퍼컴퓨팅 시스템의 아키텍쳐를 제시하고 설계 및 구현에 관하여 서술한다. MAHA 슈퍼컴퓨팅 시스템은 컴퓨팅 하드웨어, 파일 시스템, 시스템 소프트웨어 및 바이오 응용으로 구성되며, 성능/$, 성능/면적 및 성능/전력을 향상시키기 위한 이종 매니코어 연산장치에 기반 한 고성능 컴퓨팅 구조를 설계하였다. 대규모 데이터에 대한 빠른 처리를 위하여 SSD 및 MAID시스템에 기반 한 고성능 저전력 파일시스템과 사용자 편의성 및 이종 매니코어 자원의 효과적인 활용을 통한 바이오 응용 성능 향상을 위한 시스템 소프트웨어를 설계하였다. 2011년 12월 MAHA 슈퍼컴퓨팅 시스템은 32개의 컴퓨팅 노드에 기반 하여 이론 성능 50 테라 플롭스, 실측 성능 30.3 테라 플롭스(시스템 효율 56.2%)로 설계, 구축 되었으며, 2013년 100 테라 플롭스 규모로 확장될 예정이다.

During the past decade, many changes and attempts have been tried and are continued developing new technologies in the computing area. The brick wall in computing area, especially power wall, changes computing paradigm from computing hardwares including processor and system architecture to programming environment and application usage. The high performance computing (HPC) area, especially, has been experienced catastrophic changes, and it is now considered as a key to the national competitiveness. In the late 2000’s, many leading countries rushed to develop Exascale supercomputing systems, and as a results tens of PetaFLOPS system are prevalent now. In Korea, ICT is well developed and Korea is considered as a one of leading countries in the world, but not for supercomputing area. In this paper, we describe architecture design of MAHA supercomputing system which is aimed to develop 300 TeraFLOPS system for bio-informatics applications like human genome analysis and protein-protein docking. MAHA supercomputing system is consists of four major parts – computing hardware, file system, system software and bio-applications. MAHA supercomputing system is designed to utilize heterogeneous computing accelerators (co-processors like GPGPUs and MICs) to get more performance/$, performance/area, and performance/power. To provide high speed data movement and large capacity, MAHA file system is designed to have asymmetric cluster architecture, and consists of metadata server, data server, and client file system on top of SSD and MAID storage servers. MAHA system softwares are designed to provide user-friendliness and easy-to-use based on integrated system management component – like Bio Workflow management, Integrated Cluster management and Heterogeneous Resource management. MAHA supercomputing system was first installed in Dec., 2011. The theoretical performance of MAHA system was 50 TeraFLOPS and measured performance of 30.3 TeraFLOPS with 32computing nodes. MAHA system will be upgraded to have 100 TeraFLOPS performance at Jan., 2013.

권호기사

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기사명 저자명 페이지 원문 목차
대용량 유전체 분석을 위한 고성능 컴퓨팅 시스템 MAHA 김영우, 김홍연, 배승조, 김학영, 유영춘, 박수준, 최완 pp.81-90

MAHA-FS : 고성능 메타데이터 처리 및 랜덤 입출력을 위한 분산 파일 시스템 김영창, 김동오, 김홍연, 김영균, 최완 pp.91-96

HPC 환경을 위한 워크플로우 기반의 바이오 데이터 분석 시스템 안신영, 김병섭, 최현화, 전승협, 배승조, 최완 pp.97-106

HPC 환경의 대용량 유전체 분석을 위한 염기서열정렬 성능평가 임명은, 정호열, 김민호, 최재훈, 박수준, 최완, 이규철 pp.107-112

바이오 응용을 위한 직접 통로 기반의 GPU 가상화 최동훈, 조희승, 이명호 pp.113-118

DNA 서열분석을 위한 거리합기반 문자열의 근사주기 정주희, 김영호, 나중채, 심정섭 pp.119-122

유전체 분석 파이프라인의 I/O 워크로드 분석 임경열, 김동오, 김홍연, 박기한, 최민석, 원유집 pp.123-130

통신 프로세스의 프로세서 친화도 결정을 위한 최적화 도구 조중연, 진현욱 pp.131-136

스트림 데이터에서 동적 가중치를 이용한 순차 패턴 탐사 기법 최필선, 김환, 김대인, 황부현 pp.137-144

광과민성 증후군자를 위한 태블릿 PC와 스마트폰 용 가상 색 오버레이 구현 장영건 pp.145-150

참고문헌 (16건) : 자료제공( 네이버학술정보 )

참고문헌 목록에 대한 테이블로 번호, 참고문헌, 국회도서관 소장유무로 구성되어 있습니다.
번호 참고문헌 국회도서관 소장유무
1 P. Kogge et al., ExaScale Computing Study: Technology Challenges in Achieving ExaScale Systems, DARPA Information Processing Techniques Office(IPTO) sponsored study, 2008. 미소장
2 Kirk Skaugen, “Petascale to Exascale,” ISC 2010 Keynote Presentation, Intel, 2010. 미소장
3 “Development of Supercomputing system for genome analysis,” IT industrial fusion core technology development project, MKE. 미소장
4 Technology and Trends of High Performance Processors 소장
5 YW Kim, K Park, HY Kim, “Recent Trends on High Performance Computing System Technology,” proceedings of the ITFE Summer Conference, pp.23-25, Aug., 2012. 미소장
6 TOP500 Supercomputer sites, http://top500.org 미소장
7 Summary on Worldwide HPC Development Strategies and Status 소장
8 電子情報通信分野 科学技術·研究開発の国際比較,2011年版, 独立行政法人科学技術振興機構研究開発戦略センター, June, 2012. http://crds.jst.go.jp/output/pdf/11ic03s.pdf 미소장
9 Human Genome Project, Wikipedia, http://en.wikipedia.org /wiki/Human_Genome_Project 미소장
10 Biology 2.0, Special report, The Economist, 2010, http://www. economist.com/node/16349358 미소장
11 Intel Xeon Processor E5-1600/E5-2600/E5-460 Product Families Datasheet, Intel, 2012, http://www.intel.com/ content/www/us/en/processors/xeon/xeon-e5-1600-2600-v ol-1-datasheet.html 미소장
12 NVIDIA whitepaper, “Tesla@ Kepler GPU Accelerators,” NVIDIA, 2012, http://www.nvidia.com/content/tesla/pdf/ Tesla-KSeries-Overview-LR.pdf 미소장
13 Intel Intel® Xeon® Processor X5670, Intel, 2011, http://ark.intel.com/products/47920/Intel-Xeon-Processor- X5670-12M-Cache-2_93-GHz-6_40-GTs-Intel-QPI 미소장
14 “Intelの8コア版Sandy Bridgeとモジュラー設計戦略,” 後藤弘 茂のWeekly海外ニュース, Impress Watch, 2011. 04, http:// pc.watch.impress.co.jp/docs/column/kaigai/20110406_437481 .html 미소장
15 BY Jeong, et. al., “Data center operating cost savings for the eco-friendly air conditioning methods,” Korea Patent pending, 2011. 미소장
16 Intel® Xeon Phi™ Coprocessor, Intel, 2012, http://ark.intel.com/products/71992/Intel-Xeon-Phi-Coproce ssor-5110P-8GB-1_053-GHz-60-core 미소장

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