수십 년을 내다보는 인텔랩의 장기적인 이번 연구는 새로운 소프트웨어 애플리케이션과 HMI(Human-Machine Interface) 발전에 박차를 가할 수 있는 미래형 컴퓨터 개발을 목표로 하고 있다. 또한 새로운 소프트웨어 애플리케이션과 프로그램 모델 개발의 실질적인 연구에 의한 100개 이상의 실험용 컨셉칩을 공유한다는 산학연계 계획을 갖고 있다.
내년 초에는 주요 기능을 새로 선보일 인텔 코어 통합하고, 후반기는 코어6와 코어8 프로세서를 선보일 예정이다. 이번에 선보일 시제품에는 최고의 싱글 실리콘칩이 될 충분한 프로그램을 가능하게 하는 48개의 인텔 프로세싱 코어가 포함 되어 있다.
또한 새로이 고안돼 모든 48개의 코어가 최대 사용시 125w, 유휴시 25w의 에너지로 효율적인 운영할 수 있게 하는 절전 관리 기술이 수반되어 빠른 속도로 정보공유가 가능한 온칩네트웍이 탑재돼 있다. 이것은 두 개의 가정용 전구 소모량 정도다.
인텔은 미래형 메인스트림 칩에 탑재되는 수 많은 코어들을 어떻게 조정할 지는 보다 심도 깊은 연구를 진행할 계획이다. 그 결과로 뛰어난 프로세싱 능력을 지닌 미래형 노트북에는 사람이 사물을 보고 몸의 움직임으로 신호를 보내는 것과 동일한 방식으로 매우 정확한 ‘시각(vision)’을 가지게 될 수 있을 것으로 기대하고 있다.
그 예로 사용자가 온라인에서 가상의 댄스 수업을 받을 수 있으며 소비자가 관심 있는 옷이 있을 경우 노트북의 3D 카메라와 디스플레이를 통해 자신이 옷 입은 모습을 보며 온라인 쇼핑을 할 수 있게 된다. 게다가 자신의 피부 톤과 옷감 색이 잘 어울리는 지도 온라인 상에서 구현 가능하게 될 것이다.
컴퓨터와의 이러한 상호작용으로 인해 키보드나 리모콘, 게임용 조이스틱이 불필요해 질 수 있다. 일부 연구원들은 심지어 컴퓨터가 뇌파를 읽을 수도 있어 명령어를 생각하는 것만으로 컴퓨터를 작동시킬 수 있을 것이라고 설명한다.
인텔랩은 이번 시험용 컨셉칩에 ‘싱글칩 클라우드 컴퓨터’라는 코드명을 붙였다. 그 이유는 컨셉칩이 인터넷에 컴퓨팅 자원의 ‘클라우드(cloud)’를 만드는데 사용되는 데이터센터 조직과 유사하기 때문이다. 클라우드란, 온라인 뱅킹, 소셜 네트워킹, 온라인 가게와 같은 서비스를 수백만 명의 사용자들에게 제공하기 위한 새로운 개념이다.
클라우드 데이터센터들은 물리적으로 연결된 네트워크를 통해 대형 업무 및 대용량의 데이터 세트들을 병렬로 분산하는 수 십대에서 수 천대에 이르는 컴퓨터들로 구성된다. 인텔의 새로운 실험적 컨셉칩에도 유사한 방식이 사용되는데 모든 컴퓨터와 네트워크가 인텔 45나노 하이-K 메탈 게이트 실리콘의 우표 크기 만한 단일 칩에 통합되어 클라우드 데이터센터를 만드는데 필요한 실제 컴퓨터 수를 현저히 줄여 준다.
인텔 연구소장 겸 CTO 저스틴 래트너(Justin Rattner)는 “이와 같은 미래형 컨셉칩을 통해 미래의 클라우드 데이터센터를 상상해볼 수 있다. 현재 존재하는 데이터센터들보다 에너지 효율성은 엄청나게 높아지는데 반해 공간 자원과 전력 비용이 현저하게 절감될 것이다”라며, “전자 엔진 제어, 에어백, ABS 등의 고급 자동차 기술들이 결국 모든 자동차에 적용된 것과 같이 시간이 지나면서 이러한 미래형 개념들이 메인스트림 기기에 적용될 것으로 기대한다”고 설명했다.
지능적인 데이터 운영으로 효율성 높이는 소프트웨어
미래형 컨셉칩의 특징은 정보와 데이터를 효율적으로 공유하기 위한 코어 간의 고속 네트워크다. 이 기술로 인해 현재의 데이터센터 모델과 비교해 통신 기능과 에너지 효율성이 크게 향상됐다. 서로 다른 컴퓨터 시스템 간의 데이터 패킷 전송 거리가 수십 미터 인데 반해 칩 상에서는 몇 밀리미터만 이동하면 되기 때문이다.
애플리케이션 소프트웨어는 이러한 네트워크를 이용하여 상호 협력하는 코어들 간에 몇 마이크로초(μs)안에 빠르게 정보를 전달할 수 있으며, 속도가 느린 오프칩(off-chip) 시스템 메모리 안에 저장된 데이터 이용 빈도가 줄어들게 된다. 애플리케이션들은 각각의 업무에 필요한 성과와 에너지를 고려하여 특정 시간에 정해진 업무를 처리하는 데있어 적재적소에 필요한 코어들을 효과적으로 관리할 수 있다.
관련 업무들은 인접한 코어에서 실행시킬 수 있으며, 전반적인 성능을 극대화하기 위해 조립 라인과 같이 하나의 코어에서 다음 코어로 결과물을 전달할 수도 있다. 이 밖에도, 이 소프트웨어 제어 기술은 전압 및 클록 속도 관리 능력과 함께 강화될 수 있다. 코어들은 특정 순간에 필요로 하는 최소한의 에너지를 사용할 수 있도록 계속적으로 상태를 변경하면서 전원의 켜고 꺼짐과 실행 수준을 조절할 수도 있다.
소프트웨어 과제 해결
컴퓨터와 소프트웨어 제조업체들이 싱글 실리콘 칩 위에 많은 코어를 탑재하는 방식으로 전환해 감에 따라 여러 개의 코어로 프로세서를 프로그래밍하는 것이 업계의 주요 과제가 되었다. 이번 시제품으로 인해 잘 알려진 클라우드 데이터센터 소프트웨어에 사용되었던 효율적 병렬 프로그래밍 방식을 이 컨셉칩에 적용하는 것이 가능해졌다.
래트너가 시연한 대로 인텔과 HP, 야후의 오픈 사이러스(Open Cirrus) 협력체의 연구원들은 이미 하둡(Hadoop)을 이용하여 48 IA 코어 칩에 클라우드 애플리케이션을 포팅하기 시작했다. 하둡은 데이터의 집약적인 분산 애플리케이션들을 지원하는 자바 소프트웨어 프레임워크이다.
인텔은 미래형 멀티코어 프로세서를 위한 새로운 소프트웨어 애플리케이션 및 프로그래밍 모델 개발을 목표로 전 세계에 있는 수 십 개의 기업 및 학계와 연구 협력 활동을 진행하며 수 백 개 이상의 실험적 칩들을 실용화시킬 계획이다.
마이크로소프트의 대변인은 “초기 실험을 위해 여러 컨셉칩들 중 하나를 사용해, 자사 연구소에서 시제품 개발이 진행 중이다”라며, “작업량 향상 및 미래형 데이터센터 온칩(datacenter-on-a-chip) 아키텍처 개발을 위한 연구 플랫폼으로 이 칩을 활용할 수 있길 기대한다”고 전했다.
이번의 혁신적인 결과는 미래형 컨셉칩들은 몇 십 개부터 몇 백 개에 이르는 코어로 확장시키는 데 걸림돌이 되는 문제점들을 타파하기 위한 인텔의 테라급 컴퓨팅 연구 프로그램의 최근 업적이다. 이 연구는 방갈로(인도), 브라운슈바이크(독일), 오레곤주 힐스보로(미국)에 위치한 인텔 연구소들의 공동 작업으로 진행되었다. 이와 관련된 아키텍처 및 회로에 관한 자세한 내용은 2010년 2월 열리는 국제반도체회로학술회의(ISSCC)에서 발표될 예정이다.
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