[논문 리뷰] Eurolab-4-HPC Long-Term Vision on High-Performance Computing

Theo Ungerer, Paul Carpenter|arXiv (Cornell University)|2018. 07. 11.

Scientific Computing and Data Management참고 문헌 2인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 3D 칩 스택킹, 포토닉스, 양자 컴퓨팅, 뉴로모픽 시스템, 에너지 효율적 아키텍처와 같은 신규 기술들을 위한 전략적 로드맵을 제안함으로써 유럽의 고성능 컴퓨팅(HPC)을 위한 장기적 비전을 제시한다. 주요 유럽 연구자들의 통찰을 통합하여 지속 가능성, 내구성, 다양한 신규 컴퓨팅 패러다임에서의 하드웨어-소프트웨어 공동 설계를 중점으로 향후 HPC 혁신을 이끌어갈 것이다.

ABSTRACT

Radical changes in computing are foreseen for the next decade. The US IEEE society wants to "reboot computing" and the HiPEAC Vision 2017 sees the time to "re-invent computing", both by challenging its basic assumptions. This document presents the "EuroLab-4-HPC Long-Term Vision on High-Performance Computing" of August 2017, a road mapping effort within the EC CSA1 Eurolab-4-HPC that targets potential changes in hardware, software, and applications in High-Performance Computing (HPC). The objective of the Eurolab-4-HPC vision is to provide a long-term roadmap from 2023 to 2030 for High-Performance Computing (HPC). Because of the long-term perspective and its speculative nature, the authors started with an assessment of future computing technologies that could influence HPC hardware and software. The proposal on research topics is derived from the report and discussions within the road mapping expert group. We prefer the term "vision" over "roadmap", firstly because timings are hard to predict given the long-term perspective, and secondly because EuroLab-4-HPC will have no direct control over the realization of its vision.

연구 동기 및 목표

• 유럽의 향후 고성능 컴퓨팅(HPC)을 위한 전략적이고 장기적인 비전을 정의하여 신규 기술 분야의 연구 및 혁신을 조율한다.
• 3D 칩 스택킹, 포토닉스, 양자 컴퓨팅, 뉴로모픽 시스템과 같은 핵심 기술 길을 식별하고 우선순위를 정하여 다음 세대 HPC 시스템을 형성할 수 있도록 한다.
• 에너지 효율성, 시스템 내구성, 하드웨어-소프트웨어 공동 설계와 같은 핵심 과제를 해결하여 지속 가능한 HPC 진화를 보장한다.
• 워크숍 및 전문가 의견 수렴을 통해 유럽 소속 기관 및 연구 공동체 간의 협력을 촉진하고 통합된 로드맵을 수립한다.
• 2030년 이후의 HPC 비전을 통합적으로 정리하여 정책 및 자금 지원 결정을 이끌어내는 데 기여한다.

제안 방법

• 이 비전은 다양한 HPC 기술 분야에서 활동하는 20개 이상의 주요 유럽 연구자 및 기관 간의 협력적 노력으로 개발되었다.
• 참여자들은 디스커빙 스택킹, 3D 칩, 포토닉스, 양자 및 저항성 컴퓨팅, 메모리스터, 나노재료와 같은 특정 기술 분야에 대한 전문적 입장을 기여하였다.
• HiPEAC 및 EXDCI에서 주관한 체계적인 로드맵 워크숍이 진행되었으며, 워킹 그룹 및 기술 전문가들의 피드백이 포함되었다.
• 다양한 기관 및 연구 분야에서의 기여를 바탕으로 기술적, 시스템 수준의 도전 과제와 지속 가능성 문제를 종합적으로 정리하였다.
• 최종 문서는 아우크스부르크 대학교 소속 연구자들이 편집·정리하여 다양한 시각을 통합한 통합 전략적 비전으로 구성되었다.
• 공개적 확산과 공동체 피드백 확보를 위해 arXiv에 사전인쇄(preprint)로 게재되었다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 유럽의 향후 고성능 컴퓨팅(HPC)을 규정할 가장 유망한 신규 기술은 무엇인가?
• RQ2 3D 칩 스택킹 및 고도화된 패키징 기술은 HPC 시스템 성능 향상과 에너지 효율성 향상에 어떻게 기여할 수 있는가?
• RQ3 포토닉스, 뉴로모픽, 양자 컴퓨팅은 기존 HPC 아키텍처의 한계를 극복하는 데 어떤 역할을 할 수 있는가?
• RQ4 다음 세대 HPC 시스템에 하드웨어-소프트웨어 공동 설계 및 내구성 전략을 어떻게 통합할 수 있는가?
• RQ5 지속 가능하고 조율된 유럽 내 HPC 혁신을 보장하기 위해 필요한 체계적이고 협력적인 접근 방식은 무엇인가?

주요 결과

• 3D 칩 스택킹 및 디스커빙 스택킹 기술은 향후 HPC 시스템의 성능 향상과 전력 소모 감소에 핵심적인 추진력으로 간주된다.
• 포토닉스는 전기적 인터커넥트보다 더 높은 대역폭과 비트당 낮은 에너지 소비를 제공함으로써 인터커넥트 분야에서 전환적 기술로 부각된다.
• 양자 컴퓨팅과 저항성 컴퓨팅은 기존의 고전적 능력 이상의 특정 유형의 HPC 워크로드를 해결할 잠재력을 지닌 신규 패러다임으로 간주된다.
• 뉴로모픽 컴퓨팅 및 인메모리 컴퓨팅 접근 방식은 데이터 집약적이고 AI 기반 워크로드의 에너지 효율적이고 저지연 처리를 위한 핵심 솔루션으로 위치 지어진다.
• 메모리스터와 그래핀, 다이아몬드 트랜지스터와 같은 신규 나노재료는 다음 세대 비버니시브 및 저전력 컴퓨팅 구성 요소에 유망한 기술로 평가된다.
• 녹색 ICT, 시스템 내구성, 하드웨어 영향에 대한 강력한 중시가 이루어졌으며, 여러 기여자들이 HPC 스택 전반의 지속 가능성과 신뢰성 문제를 다루었다.