컴퓨터 시스템 개요 Day5

1.4.3 컴퓨터시스템의 분류와 발전 동향

1) 개인용 컴퓨터(PC)

• 특징
  -소형,저가
  -성능: 수십년 전의 대형 메인 프레임 컴퓨터의 성능을 능가

• 주요 발전 동향
  -성능이 개선된 새로운 마이크로프로세서들의 등장에 따라 PC의 성능은 계속 향상
  -8-비트, 16-비트, 32-비트 CPU 사용으로 단어 길이 증가
  64-비트 단위의 데이터 처리 및 기억장치 주소 사용 PC들도 출시 중
  -프로세서가 다수의 명령어 실행 유니트들 혹은 CPU 코어들을 포함하는 슈퍼스칼라, 듀얼-코어 및 멀티-코어 구조로 발전
  -칩의 집적도가 높아지면서 주변 요소들이 CPU 칩 내부에 포함됨에 따라, 속도와 신뢰도가 크게 향상
  -GPU(Graphic Processing Unit)2를 계산보조장치로 사용함으로써 고속 그래픽 처리뿐 아니라 복잡한 과학기술 계산들도 높은 속도로 처리할 수 있게 됨
  -주기억장치와 보조저장장치의 용량 증가, 종류 다양화

• 종류(유형)
  -데스크탑(Desktop)컴퓨터, 노트북(Notebook) 컴퓨터, 넷북(Netbook), 태블릿(Tablet)PC, 포켓(Pocket) PC 등
  

2) 임베디드 컴퓨터

• Embedded Computer(내장 컴퓨터라고도 부름)
• 기계 장치나 전자 장치들의 내부에 포함되어, 그 장치들의 동작을 제어(Control)하는 컴퓨터들
  - ex) 가전제품, 컴퓨터 주변기기, 모바일폰, 비디오 게임기 등
• 8-비트 마이크로 컨트롤러(micro-controller)를 이용한 초소형부터 32-비트 컴퓨터에 이르기까지 다양
• 최소의 비용으로, 필요한 만큼의 성능 제공
• 실시간 처리(real-time processing)
• IoT(Internet of Things) 및 지능형 로봇의 핵심 요소로 사용되어 더욱 다양해지고 보급도 확대될 전망

3) 서버급 컴퓨터 시스템

• 워크 스테이션(Workstation)
  -CPU: 64-비트 마이크로프로세서 사용
  -고속 그래픽 처리 하드웨어 포함
  -주요 응용: 3차원 동영상 처리, 시뮬레이션, 컴퓨터 이용 설계(CAD) 등
  -OS: UNIX, LINUX
• 슈퍼미니컴퓨터(Super-Minicomputer)
  -시스템 구조: 다중 프로세서(Multiprocessor)구조
  -CPU의 수: 20 ~30개
  -성능: VAX-11 미니컴퓨터 성능의 수십 배 이상
  -OS: UNIX
  -서버(Server)급 시스템의 다운사이징(Downsizing)화 주도 -> 네트워크에 접속된 다수의 중형급 컴퓨터 시스템들을 응용(혹은 용도)별로 구분하여 사용하는 컴퓨팅 환경이 가능해지게 함

4)메인프레임 컴퓨터(Mainframe Computer)

• 2중앙 집중식 컴퓨팅을 위한 대형 컴퓨터
• IBM 360 및 370 계열, 3081, 3090 등으로 계속 발전하였으며, 최근 시스템 보안 및 통신 기능이 대폭 보강된 IBM zEnterprise 계열 출현
• 대용량 저장장치 보유
• 다중 I/O 채널을 이용한 고속 I/O 처리 능력 보유
• 대규모 데이터베이스 저장 및 관리용으로 사용
• 정부기관, 은행, 대형 인터넷 포탈사이트 등에서 대규모 데이터 베이스(빅데이터) 저장 및 관리용으로 사용

5) 슈퍼컴퓨터(Supercomputer)

• 현존하는 컴퓨터들 중에서 처리 속도와 기억장치 용량이 다른 컴퓨터들에 비하여 상대적으로 월등한 컴퓨터 시스템들
• 분류 기준: 계속적으로 상승
  -최초의 슈퍼컴퓨터인 CRAY-1의 속도는 100 MFLOPS
  -최근의 슈퍼컴퓨터들의 속도는 PFLOPS급(수백만 배 향상)

  플롭스)플롭스(FLOPS, FLoating point Operations Per Second)는 컴퓨터의 성능을 수치로 나타낼 때 주로 사용되는 단위이다. 초당 부동소수점 연산이라는 의미로 컴퓨터가 1초동안 수행할 수 있는 부동소수점 연산의 횟수를 기준으로 삼는다. 상위 단위와 하위 단위로 국제단위계의 표준 접두어를 사용하며, 슈퍼 컴퓨터의 성능을 나타낼 경우에는 테라플롭스(1×1012 플롭스)가 주로 쓰인다.
  

  페타플롭스(PetaFlops)는 1초당 1,000조번의 수학 연산처리를 뜻하는 말로써 줄여서 페타플롭(PetaFlop) 또는 피플롭(PFLOP)이라고도 한다. SI(The International System of Units:국제단위계)에서 10의 15제곱을 나타내는 접두어 페타(Peta)와 초당 수행 가능한 부동소수점(浮動小數點)의 연산횟수를 가리키는 컴퓨터 성능 단위 플롭스(Flops)를 합성한 신조어이다. 1페타플롭스 프로세서를 장착한 컴퓨터는 펜티엄133Mz 프로세서보다 1억배 빠른 연산처리속도를 갖는다.

• 주요 응용 분야들
  - VSLI 회로 설계, 항공우주공항, 천문학(일기 예보), 구조 공학, 유전 탐사, 핵공학, 인공지능, 입체 영상처리 등과 간은 대규모 과학 계산 및 시뮬레이션
  
• 구조적 특성에 따른 분류
  -파이프라인 슈퍼컴퓨터(Pipeline Supercomputer)
  -대규모 병렬컴퓨터(Massively Parallel Computer: MPP)
  -클러스터 컴퓨터(Cluster Computer)
  

구조적 특징에 따른 슈퍼컴퓨터의 분류

• 파이프라인 슈퍼컴퓨터(Pipeline Supercomputer)
  -초기의 슈퍼컴퓨터 구조
  -복잡한 초고속 연산회로들이 포함된, 적은 수의 CPU들로 구성
  -연산장치: 슈퍼파이프라인 구조를 이용하여 고속 벡터 계산 수행
  -대표적인 시스템들: CRAY Y-MP, CRAY_2, Fujitsu VP2000, VPP500 등

• 대규모 병렬 컴퓨터(Massively Parallel Computer:MPP)
  -상호연결된 수백 혹은 수천 개 이상의 범용 프로세서들로 구성
  -프로세서들이 하나의 큰 작업을 분담하여 동시에 처리하는 병렬처리(Parallel Processing) 기술 이용
  -시스템 사례: IBM BlueGene/Q 슈퍼컴퓨터

  -2018년 11월 국제공인 슈퍼컴퓨터 TOP 500 리스트(www.top500.org) 최상위 랭크
  - 1,572,864개의 64-비트 PowerPC 프로세서들 탑재
  - 속도: 20PFLOPS, 기억장치: 1.57 PByte
  - 96 캐비닛 x 512 노드 x 32프로세서
  

• 클러스터 컴퓨터(Cluster Computer)
  -고속 LAN이나 네트워크 스위치에 의해 서로 연결된 PC들 혹은 워크스테이션들의 집합체
  -클러스터 미들웨어(Cluster Middleware)를 이용하여 노드(단위 컴퓨터)들에 포함된 모든 자원들을 단일 시스템 이미지(Single System Image:SSI)로 통합
  -저렴한 가격으로 고성능 고신뢰 병렬 컴퓨팅 환경 구축 가능
  -대형 웹서버 및 슈퍼컴퓨터 설계 개념으로 널리 사용중