국산 슈퍼컴퓨터는 이미 세계를 선도하고 있는데 국산 CPU는 왜 여전히 뒤처져 있는 걸까요?

여러분의 질문에 답해드리는 일일 부대

우선, 슈퍼컴퓨터의 컴퓨팅 능력은 좁은 의미에서 CPU에 의존하지 않습니다. 슈퍼컴퓨터에 필요한 것은 부동 소수점 컴퓨팅 능력입니다. 현재 시중에서 판매되는 CPU에는 고유한 단점이 있습니다. Tianhe-1과 Tianhe-2에서 실제로 슈퍼컴퓨터에 컴퓨팅 성능을 제공하는 것은 PC, CPU 스케줄링 및 그래픽 카드 작업과 마찬가지로 GPU 및 보조 프로세서입니다. Tianhe 1과 2에서는 하드웨어를 직접 구매했습니다. Tianhe 1과 Tianhe 2는 기본적으로 Intel xeon E5 xeon phi를 사용했으며 심지어 AMD 그래픽 카드(컴퓨팅 카드도 아닌 실제 그래픽 카드 hd4870x2)까지 사용했습니다. 이후 미국은 제온파이, 엔비디아 테슬라 등 수출 금지 제품을 중심으로 중국에 대한 수출을 제한하기 시작했지만 CPU는 그다지 엄격하지 않았다. TaihuLight는 자체 개발한 프로세서를 사용하기 시작했습니다. sw26010의 설계 아이디어는 본질적으로 Intel lga 인터페이스 xeon phi와 유사합니다. 프로세스에 있어서는 매니코어 스택 컴퓨팅 성능이 28nm로 2015년 주류 프로세스라고 할 수 있습니다. 결코 뒤떨어지지 않으며, 에너지 효율 전선은 인텔보다 몇 등급 더 좋습니다. 물론 이런 종류의 프로세서는 PC에는 적합하지 않습니다.

더 흥미로운 점은 sw26010과 디자인 아이디어가 비슷한 제온파이 7200 시리즈가 올해에야 출시됐다는 점이다. 그럼 먼저 그것이 사실인지 물어보고, 그다음에 왜인지 물어봅시다. 물론 중국산 CPU가 좋고, 아주 좋습니다.

그렇다면 민간용으로는 어떨까요? 특허나 허가가 없으면 시장에 적응할 수 없습니다.

CPU를 생산하려면 외국에 관련 특허료를 지불하는 것 외에도 우리나라는 일련의 통신 특허와 프로토콜만 확립하면 됩니다. 핵심은 이 두 가지를 다른 컴퓨터 공급업체에서도 인정해야 한다는 것입니다. 그렇지 않으면 쓸모가 없습니다.

아르곤 국립연구소 과학공학부 소장인 피터 베크만(Peter Beckman)은 언론과의 인터뷰에서 이렇게 말했습니다. 중국은 슈퍼컴퓨팅에 대한 투자와 노력이 엄청나며, 발전 속도와 성과도 놀랍다”고 말했다. 더욱이 해외 동료들 역시 중국을 부러워하기 시작했고, 중국이 '국가가 일을 하고 있다'고 칭찬했다(즉, 중국이 일을 하는 데 매우 효율적이라는 뜻). 중국 슈퍼컴퓨팅 시스템인 "Sunway TaihuLight"와 "Tianhe-2"는 최신 TOP500 목록에서 여전히 상위 2개 자리를 차지하고 있습니다. 슈퍼컴퓨팅 분야에서 중국의 성과는 어느 정도 산업, 학술, 군사 역량과 밀접한 관련이 있습니다. "Sunway TaihuLight"가 아무 부담 없이 TOP500 목록에서 다시 한 번 1위 자리를 차지했을 뿐만 아니라 미국에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨팅 시스템인 "Titan"보다 약 5배 더 높기 때문에 국민들은 자랑스러워하고 있습니다. 속도도 빠른 이유는 'Sunway TaihuLight'가 중국의 독립적인 지적재산권을 보유한 칩을 사용하기 때문이다. 또한 "Sunway TaihuLight"는 아키텍처, 고속 상호 연결 및 시스템 소프트웨어와 같은 핵심 기술에서 전례 없는 혁신을 달성했습니다. "Tianhe-2"는 Intel 칩을 사용합니다.

Sunway Blu-ray 컴퓨터 시스템에는 국내에서 생산된 "Sunway 1600" 중앙 프로세서가 장착되어 있습니다.

많은 국내 업계 관계자들은 중국인들이 슈퍼컴퓨팅 분야에서 중국이 이룬 성과에 안주해서는 안 된다고 생각합니다. 현재 미국 에너지부는 '서밋(Summit)'과 '시에라(Sierra)' 등 두 가지 새로운 슈퍼컴퓨팅 시스템 구축을 지원하고 있다. 미국 오크리지국립연구소(Oak Ridge National Laboratory)에 위치한 슈퍼컴퓨터 '서밋(Summit)'은 2018년 실전에 투입될 예정이다. '서밋(Summit)'의 컴퓨팅 성능은 '선웨이 타이후라이트(Sunway TaihuLight)'의 약 2배에 달한다. 즉, 2018년에는 미국이 슈퍼컴퓨팅 분야의 패권을 다시 되찾게 된다는 것이다. 더욱이 인텔 등 미국 기업이 여전히 칩 산업을 장악하고 있다.

예를 들어 최신 TOP500 목록에서 471개의 슈퍼컴퓨팅 시스템은 Intel 칩을 사용하고 14개의 슈퍼컴퓨팅 시스템은 International Business Machines Corporation의 칩을 사용합니다.

이와 관련해 일부 언론은 중국 수곤컴퍼니 고성능컴퓨터제품부 차장 지칭(Ji Qing)의 말을 직접 인용해 “E클래스 슈퍼컴퓨터는 전 세계 국가들의 왕관 보석이다”라고 말했다. 세계는 경쟁하고 있으며 점령 전략 높은 고도가 중요하지만 업계 관점에서 볼 때 우리의 더 근본적인 원래 의도는 글로벌 사용자에게 더 많은 선택과 가능성을 제공하는 것입니다.” 솔직히 말해서 Ji Qing은 그것을 아주 잘 말했습니다. 중국의 슈퍼컴퓨팅 시스템 개발은 외국 경쟁자들을 압도하기 위한 것이 아니라 전 세계 사람들에게 서비스를 제공하기 위한 것입니다.

중국은 여전히 ​​칩 분야에서 미국이나 다른 나라에 비해 격차가 크다. 국내외 여러 웹사이트를 검색해 본 결과, 마침내 Loongson Zhongke의 Hu Weiwu가 2018년 초 언론과의 인터뷰에서 한 말 중 구체적으로 세 가지 사항이 포함된 단어를 발견했습니다.

먼저, 칩 분야의 국가간 경쟁을 경주라는 비유로 비유하자면, 과거 중국은 외국 상대의 뒷모습조차 볼 수 없었다. 오늘날에는 적어도 외국 상대의 뒷모습을 볼 수 있습니다. 음, 2020년까지 기다리면 외국 상대의 뒷머리와 머리카락을 볼 수 있을 것입니다. 중국이 열심히 추격하고 있지만 외국도 열심히 앞서고 있다. 중국이 외국을 따라잡으려면 절차가 있어야 한다. 둘째, 중국이 개혁개방을 한 지 거의 40년이 되었습니다. 지난 40년 동안 중국은 많은 놀라운 성과를 거두었습니다. 그러나 과거 중국은 범용 칩 CPU, 운영체제, 엔진, 고급 장비 등 고정밀 기술 개발을 직접 우회했다. 이제 중국이 강대국으로 성장하려면 다시 돌아가 이러한 고정밀 기술을 정복해야 합니다. 중국이 이러한 정교한 기술을 확보하는 데는 오랜 시간이 걸릴 것입니다. 이러한 고정밀 기술은 매우 복잡하기 때문에 이러한 첨단 기술 제품에 영향을 미치는 요소는 많습니다. 중국이 이러한 복잡한 시스템을 개발하려면 단계적으로만 진행할 수 있습니다. 셋째, 중국이 범용 칩, 운영체제, 엔진, 고급 장비 등 복잡한 시스템을 개발하는 과정에서 돈이 부족해서도 아니고, 큰 제도적 문제 때문에 그렇게 하는 것도 아니다. 중요한 것은 시간이 부족하다는 것이다. 더욱이 중국이 대규모 대량생산이 가능하고 국제 경쟁력을 갖춘 칩, 운영체제, 엔진 등 제품을 개발하려면 신청 과정에서 끊임없이 문제를 발견하고, 해결 과정에서 지속적으로 제품을 개선해야 한다. 문제.

쉽게 말하면 칩 등 첨단기술 분야에서 중국의 기반은 외국에 비해 훨씬 취약하다. 이로 인해 칩 분야에서는 중국이 외국에 비해 뒤처지게 됐다. . 실제로 오늘날 많은 첨단기술 분야에서 중국이 추격 역할을 하고 있다. 중국이 1차, 2차, 3차 기술혁명을 놓치지 않았다면 오늘날 하이테크 분야에서 중국이 이룩한 성과는 지금보다 훨씬 더 위대하고 빛났을 것입니다. 신중국이 건국되기 100여년 전의 역사를 조사해서는 안 된다. 또한 지난 40년간의 개혁개방 동안 중국이 달성한 발전 속도에 비추어 볼 때 앞으로 20~30년 내에 중국은 반드시 세계 주요 첨단기술 혁신 중심지 중 하나가 되어 전 인류에게 혜택을 줄 것입니다.

국산 CPU도 뒤처지지 않는다. 뒤처지는 것은 국내 지식재산권 제도 하의 CPU 생태계이다.

중국 슈퍼컴퓨터, 특히 텐허(Tianhe) 시스템의 광채는 중국 디자이너팀이 세계 최초로 제안한 이기종 컴퓨팅, 즉 CPU와 GPU의 공동작업에서 나온다. 물론 Tianhe 시리즈는 이전에 주로 Intel 칩을 사용했습니다. 이후 미국 상무부가 수출을 제한한 후 국내 Sunway 칩이 즉시 Sunway TaihuLight 슈퍼컴퓨터의 글로벌 지배력을 유지했습니다.

지금 보이는 후진성은 열악한 사용자 경험에서 비롯됩니다. 이러한 차이는 흩어져 있는 하드웨어에서 오는 것이 아니라 전체 시스템의 미성숙에서 비롯됩니다.

마치 롤스로이스의 엔진, 람보르기니의 공기역학적인 형상, 트란스키 블루스카이의 변속기, 메르세데스-벤츠 G의 섀시를 가져와 자동차를 만든다면 이 차가 과연 나올까? 차를 부수어 세상을 압도한다고요?

꼭 그렇지는 않습니다.

왜냐하면 이러한 시스템은 호환되지 않기 때문입니다. 그런 키메라 세단은 거리에서 떠들썩하게 떠드는 신형 시빅을 앞지르지도 못할 수도 있다.

국산 CPU는 원래 외롭고 건강한 마음이었다. 그러나 이 심장은 살아있는 사람의 몸에 들어갈 수 없습니다. 그것을 사용하려면 자신 만 사람을 만들 수 있습니다.

글쎄, 우리가 그것을 만드는 것은 그리 어렵지 않습니다. 그 결과 이 ​​사람은 다리 근육이 반응하지 않아 일어서기도 전에 넘어졌습니다.

다들 “국산 제품은 마음이 너무 안 좋다”고 했다.

계속해서 조정해도 괜찮습니다.

조정을 마치고 사람이 일어섰다! 모두들 신이 났지만 두 걸음을 내디딘 후 동적 안정감이 좋지 않아 다시 넘어졌다.

다들 “국산 제품은 마음이 너무 안 좋다”고 했다.

상관없습니다. 계속 진행해 보세요!

이번엔 잘 조정됐어요! 우리가 만든 작은 남자가 걷고 있어요! 달리기 시작하세요! 정말 신난다! 이때 100m 경주를 위해 훈련을 하던 인텔 플랫폼 호스트가 바람처럼 지나가더니 우리 꼬맹이를 바보처럼 쳐다봤다.

다들 “국산 제품은 마음이 너무 안 좋다”고 했다.

상관없습니다. 아직 버틸 수 있습니다.

모든 조정을 마친 후 우리의 악당들은 인텔 플랫폼의 승리 시스템과 Apple 플랫폼의 OSX 시스템으로 뭉쳐야 합니다. 그들은 성장 시간의 차이를 무시하고 최소한 사용자에게 동일한 수준을 제공해야 합니다. 감정.

아직 이 단계를 완료하지 않았습니다.

하지만 이에 앞서 저희는 30년이 넘는 노력을 들여 완성해냈습니다.

주제로 따지면 국산 CPU는 쓰레기가 아니다. 시간이 말해 줄 것이다.

국산 CPU도 뒤처지지 않는다. CPU의 종류는 다양합니다. 예를 들어 휴대폰에 탑재되는 Kirin 970은 세계 1위 CPU입니다. 피청구인은 아마도 데스크탑 범용 CPU에 관해 묻고 있는 것 같습니다. 이것은 주로 시장과 관련이 있는 것이지, 중국이 그러한 CPU를 개발하고 생산할 수 없다는 것은 아닙니다. 직설적으로 말하면 후발업체가 유사한 데스크톱 컴퓨터 CPU를 판매하기는 어려울 것이다.

이 질문은 마치 요리사에게 가지튀김이 이렇게 맛있는데 가지 재배 기술이 왜 이렇게 형편없냐고 묻는 것과 같다.

야채를 요리만 하고 야채를 키우지 않는 요리사와 마찬가지로 컴퓨터를 생산하는 사람들은 CPU를 생산하지 않습니다.

한 건설기계 전시회에서 한 언론인이 유명 건설기계 제조업체에게 “당신이 생산하는 크레인은 그렇게 강력하는데 왜 아직도 수입 플런저 펌프를 사용합니까?”라고 물었던 기억이 납니다. 이 관련 장치를 정복해 보는 것은 어떨까요? 당시 제조업체의 대답은 우리가 완전한 기계를 만들고 있으며 모든 구성 요소를 직접 생산할 필요는 없다는 것이었습니다. 엔지니어링 유압 펌프는 당사 조립 공장에서 개발해서는 안 되며, 유압 부품 생산을 전문으로 하는 제조업체에서 개발해야 합니다.

슈퍼 컴퓨팅은 거대한 채굴기이며, 그 컴퓨팅 능력은 주로 GPU에 의해 구현됩니다. Tianhe-2는 Xeon CPU와 N 카드를 사용합니다. Taihu가 사용하는 자체 개발 Sunway CPU는 260개의 코어를 가지고 있다고 합니다.

타이후의 데이터를 보면 사실 국내 CPU 기술은 그렇게 뒤떨어진 것은 아니다. 하지만 범용 CPU는 기본적으로 X86 아키텍처를 기반으로 하기 때문에, 실제로 개발을 하려면 다른 사람에게 라이센스 구입을 요청해야 하기 때문에 격차가 있습니다. 화웨이가 자체 개발한 ARM 칩 기린(Kirin)이 다른 사람의 공개 버전을 사들여 만들어졌다는 사실은 누구나 알고 있다. 라이센스를 구입하지 않고 직접 할 수 있습니까? 예, 하지만 통신 프로토콜을 직접 만들고 명령 세트를 만들 수 있으며, 다른 사람들이 지원 패키지를 만들어야 합니다. 그렇지 않고 마더보드가 메모리나 하드 드라이브를 인식하지 못하면 여전히 비어 있습니다. 오늘날의 액세서리는 X86만 허용합니다. U가 이 아키텍처를 사용해야 한다면 미국 황제의 얼굴을 보아야 합니다.

그리고 우리 모두 버전을 구매하고, 특허를 구매하고, 겉모습을 봐야 하는데, 과연 그 제품이 국산 정통 CPU일까요? 슈퍼컴퓨터는 상상만큼 신비롭지 않고 단지 계산 도구일 뿐입니다.

누군가 계산 조건을 입력하면 슈퍼컴퓨터가 계산 결과를 출력한다. 식료품을 살 때 사용하는 계산기와 똑같고 크기만 다를 뿐입니다.

우리가 일반적으로 사용하는 가정용 컴퓨터에는 일반적으로 하나의 CPU만 있고 각 CPU에는 일반적으로 2~8개의 물리적 코어만 있습니다. 소량의 부동 소수점 연산. 항공기 근처의 공기 흐름과 항공기 자체에 가해지는 스트레스를 시뮬레이션하려면 이를 완성하기 위해 수천 개의 CPU가 탑재된 슈퍼컴퓨터가 필요합니다. 그런 다음 작은 조각의 움직임과 힘을 통합하여 전체 움직임과 힘을 얻습니다. 슈퍼컴퓨팅은 대규모 작업을 병렬 계산으로 나누어 무거운 컴퓨팅 작업을 빠르게 완료할 수 있습니다.

비행기 모형에서 1입방미터의 정육면체를 1입방밀리미터의 작은 정사각형으로 나누면 10억 개의 작은 정사각형이 나옵니다. 일반 홈 CPU는 10억 개의 연산을 연속적으로 수행해야 하며 전체 계산 프로세스는 하루 종일 걸릴 수 있습니다. 그러나 CPU가 10개라면 10억 개의 작은 사각형을 10개의 점으로 나눌 수 있으며 각 CPU는 1개만 계산하면 됩니다. 1억 제곱수를 계산한 후 모든 CPU 계산 결과를 통합하면 2시간 안에 계산을 완료할 수 있습니다.

오늘날 슈퍼컴퓨터는 기상 및 기후, 석유 탐사, 대기 및 해양 환경, 항공우주, 우주 시뮬레이션, 암호 연구, 핵폭발 시뮬레이션, 무기 개발, 재료 과학, 산업 디자인, 지진 시뮬레이션 등에서 널리 사용되고 있습니다. , 애니메이션 렌더링, 딥 러닝, 인공 지능, 생물 의학, 유전 공학, 데이터 마이닝, 프로세스 제어, 재무 분석, 인체 조직 시스템 연구, 공공 서비스 및 기타 측면. 따라서 슈퍼컴퓨터는 강대국들의 전쟁터가 됐다. 미래에는 공상과학 영화에서 말하는 '양성자 잠금'을 깨려면 슈퍼컴퓨터를 활용해야 한다고 할 수 있다.

'슈퍼컴퓨터'라는 용어는 명확한 정의가 없으며 컴퓨터 산업의 발전에 따라 변화하고 있습니다. Early Control Data Corporation 시스템은 경쟁사보다 최대 10배 빠르지만 원시적인 스칼라 프로세서였습니다. 1970년대에는 대부분의 슈퍼컴퓨터가 벡터 프로세서였습니다. 1980년대 초, 슈퍼컴퓨터는 수만 개의 일반 처리 장치로 구성된 대규모 병렬 컴퓨팅 시스템으로 발전했습니다. 1980년대 중반에는 병렬 컴퓨팅을 위해 8~16개의 벡터 프로세서를 결합하는 것이 일반적인 방법이 되었습니다. 1990년대부터 21세기 초까지 슈퍼컴퓨터 상호 연결은 주로 병렬 컴퓨팅을 위한 축소된 명령어 세트 텐서 프로세서(예: PowerPC, PA-RISC 또는 DEC Alpha)를 기반으로 했습니다. 우리나라 슈퍼컴퓨터 현황

최근 발표된 세계 500대 슈퍼컴퓨터 목록에서 우리 나라의 슈퍼컴퓨터는 214개로, 숫자 면에서 1위를 차지했고, Tianhe가 1위를 차지했습니다. 목록에서 2A는 각각 4위와 6위입니다. 슈퍼컴퓨터 '쿄'의 실패에 이어 일본이 후속작 '후가쿠'를 출시해 9년 만에 다시 정상에 오른 반면, 미국의 슈퍼컴퓨터 '서밋'과 '시에라'가 2~3위로 밀려났다.

우리가 큰 성과를 거두었지만 CPU는 여전히 우리에게 부족한 부분입니다. 예를 들어, 과거 Tianhe-2는 Intel Xeon Phi(Xeon Phi) CPU를 사용하여 슈퍼컴퓨팅 업계 Top500 목록에서 4년 연속 1위를 차지했습니다. 그러나 미국이 2015년 4월 인텔이 광저우 슈퍼컴퓨팅 센터에 제온 파이 CPU를 판매하는 것을 금지한 이후 분명히 따라잡을 수 없었습니다.

국산 Shenwei 칩 2~3개로 교체할 수 있지만 Tesla V100을 사용하여 문제를 해결하면 칩이 많아질수록 일정이 더 어려워집니다. 이는 5명으로 구성된 팀은 관리하기 쉽지만 500명으로 구성된 팀을 관리하는 것은 기하급수적으로 어려워지는 것과 같습니다. 요약

우리나라의 슈퍼컴퓨팅 도로가 큰 발전을 이루려면 여전히 반도체 산업 체인의 단점을 보완해야 합니다. Sunway의 CPU가 7nm 공정과 HBM2 메모리도 사용할 수 있다면 일본의 "Fugaku"보다 짧지 않을 수 있으며 누가 이길지는 아직 알 수 없습니다. 그러나 우리에게 부족한 것은 바로 이 전제이다.

지금 말씀하시는 것은 뒤쳐져 있는 데스크톱 CPU입니다. 데스크톱 CPU에 영향을 미치는 것은 소프트웨어 생태계(기본적으로는 명령어 세트 생태계)입니다. CPU는 윈도우를 돌릴 수 없다면 살 것인가? 그 이유는 간단합니다. 왜냐하면 좋은 소프트웨어 생태학에 대한 명령 세트 특허는 미국에 의해 엄격하게 통제되기 때문에 다른 시장이 없기 때문에 당연히 그들은 하지 않을 것입니다.

우리의 CPU는 화웨이의 HiSilicon과 같이 이미 세계 최고 수준입니다. 하지만 컴퓨터에 흔히 쓰이는 X86 시리즈 CPU 같은 범용 프로세서는 특허 문제 때문에 마음대로 할 수 없다. 그러므로 우리가 만드는 아주 좋은 프로세서는 우리가 일상생활에서 흔히 사용하지 않습니다.

지난 몇 년간을 보면 지난 10년 동안 우리나라가 막대한 돈을 들여 축적하지 못한 기술은 무엇일까요?

고속철도, 대형 항공기, 유인 우주선, 항공모함... 이것도 우리의 우월한 사회 시스템의 혜택을 받는데, 이는 큰 일을 하기 위해 돈을 쓴다는 것을 의미합니다. 서구에서는 큰 돈을 지출하려면 주정부와 납세자의 승인을 받아야 하는데 이는 비효율적입니다. 예를 들어 미국이 고속철도를 건설한다면 납세자들은 단기간에 아무런 혜택도 없을 것이라고 생각하면 반대할 것이다.

그러면 슈퍼컴퓨터도 돈으로 만드는데, 돈이 많으면 만들어지는 건 시간 문제일 뿐입니다. 중요한 것은 그 큰 나라들이 돈을 쓸 의향이 없다는 것입니다. 이는 우리 슈퍼컴퓨터가 얼마나 강력한지를 보여줍니다!

민간용 CPU는 단순히 돈을 많이 모으는 문제가 아니라, 결국 대량생산이기 때문에 가격은 훨씬 저렴하다. CPU도 만들 수 있는데, 기존 기술의 가격이 너무 비싸면 가격이 비싸서 사려는 사람이 거의 없을 것입니다. 생태계가 형성되지 않습니다. 소위 생태계에서는 이 CPU를 개발하고 함께 홍보하기 위해 전 세계 수천 명의 개발자가 필요합니다. 이건 마치 마이크로소프트의 모바일 운영체제와 똑같습니다. 기술 자체는 매우 좋지만, 모바일 앱을 만들 수 있는 프로그래머가 없습니다. 앱도 거의 없고 심지어 위챗도 구매하는 사람이 거의 없습니다. .자연히 악순환이 되어 성장할 수 없게 됩니다.

슈퍼컴퓨터 연구소는 생태계에 의존하지 않고, 어쨌든 비용에 관계없이 자체적으로 운영할 수 있으며, 고급 사용자만을 대상으로 하며 사용자 경험을 고려할 필요도 없습니다. 특정 기업이나 기관이 반드시 사용해야 한다고 규정하는 정책입니다. 이것이 일반 민간용 CPU와의 가장 큰 차이점이다.