초록

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과거 50여년간 전산기는 성능과 효율면에서 획기적인 발전을 거듭하여 왔다. 더욱이 최근 20여년간 microcomputer와 PC 분야의 발전으로 저렴한 가격으로 전산자원을 활용할 수 있게 되었다. 그러나, 1개의 CPU로 도달할 수 있는 속도의 한계에 근접함에 따라서, CPU 성능의 향상 속도가 느려지고 있다. 현재 초고성능 전산기로도 많은 시간과 비용이 소요되는 문제가 과학 및 공학 분야에 아직 많이 있는 상황에서 이러한 전산속도 발전의 둔화는 심각한 문제가 되고 있다. (중략)

과거 50여년간 전산기는 성능과 효율면에서 획기적인 발전을 거듭하여 왔다. 더욱이 최근 20여년간 microcomputer와 PC 분야의 발전으로 저렴한 가격으로 전산자원을 활용할 수 있게 되었다. 그러나, 1개의 CPU로 도달할 수 있는 속도의 한계에 근접함에 따라서, CPU 성능의 향상 속도가 느려지고 있다. 현재 초고성능 전산기로도 많은 시간과 비용이 소요되는 문제가 과학 및 공학 분야에 아직 많이 있는 상황에서 이러한 전산속도 발전의 둔화는 심각한 문제가 되고 있다. (중략)

AI 본문요약

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• 연구 주제
• 연구 방법

문제 정의

• 본 연구에서는 국내외에서 널리 사용되고 있는 종합 대기오염 모형인 multiscale STEM 모형을 MPI-fortran을 이용하여 병렬화한 STEM-MPI code롤 개발하여 PC수에 따른 전산효율을 검토하였다. 아래 그림은 2개부터 24개의 PC를 연동할 때에 PC수에 따른 전산 효율의 중대(speed-up) 올 나타낸 것인데, “grid”라고 표기된 것은 그리드 기반에서 전산 효율의 중대를 표시하며, ”ideal”은 단순히 PC 수자 증가한 것만큼 전산 효율이 증가하는 이상적인 경우롤 표시한다.

제안 방법

• 이러한, 대 기환경분야에 그리드 기술을 적용시키는 연구가 미국과 유럽등지에서 활발하게 일어나고 있다. 본 연구에서는 그리드 컴퓨팅을 적용하여 삼차원 종합 대기오염 모형을 병렬화시켰으며, 병렬화에 따른 수치 효율의 증대를 분석하였다.
• 이와 같이 여러개의 PC/workstation올 연결하여 한 개의 계산을 하기 위해서는 MPKMessage Passing Interface) 소프트웨어를 사용하여야 한다. 본 연구에서는 Globus를 지원하는 MPI인 MPCH-G2를 사용하여 FORTRAN 프로그램올 구동하였다.
• 반면에, 대기오염 종합모형은 time splitting기법을 이용해서 이동과 화학 방정식을 분리할 뿐만아니라, 이동방정식도 1차원방정식으로 분리시킨다. 따라서, 아래와 같이 각 분 리된 방정식을 병렬처리하는 방법을 개발하여 병렬화를 이룩하였다. 본 연구에서는 KISTI 슈퍼컴퓨터 센터가 최근에 개발하여 운영하고 있는 test bed를 이용하였는데, 본 test bed는 16개 PC를 가진 cluster 3개를 globus를 통하여 연동하고 있다.

대상 데이터

• 대기환경분야는 수천에 달하는 화학종이 복잡한 기상장내에서 광화학반응에 의한 생성 및 소멸과 건 성 및 습성에 의한 침착을 주 대상으로 한다. 대기환경 DB 분야는, tera byte에서 penta byte에 달하는 기상과 대기오염도측정 자료 및 배출량 자료를 대상으로 하며 대기환경 모형분야는 삼차원 이동/확산/ 광화학반응/침착을 대상으로 한다. 특히, 대기환경 모형분야는 방대한 저장용량과 막대한 전산시간을 요구하여 대표적인 슈퍼컴퓨터영역으로 알려져 있다.
• 따라서, 아래와 같이 각 분 리된 방정식을 병렬처리하는 방법을 개발하여 병렬화를 이룩하였다. 본 연구에서는 KISTI 슈퍼컴퓨터 센터가 최근에 개발하여 운영하고 있는 test bed를 이용하였는데, 본 test bed는 16개 PC를 가진 cluster 3개를 globus를 통하여 연동하고 있다.

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