나사의 고성능 우주비행 컴퓨팅을 책임질 주인공은 누구?


(출처 : Giphy)

미국항공우주국(NASA·이하 나사)은 지난 6월 ‘고성능 우주비행 컴퓨팅(HPSC)’ 프로젝트를 진행하고 있다고 발표했다. 해당 프로젝트로 현재 우주 비행 컴퓨터에 비해 최소 100배 향상된 계산 능력을 갖춘 우주비행 컴퓨터 개발을 목표로 하고 있다.

우주 공간에 존재하는 전자기파를 ‘우주 복사’라고 부른다. 우주 복사는 전자 부품을 손상시켜 고장을 일으키고 종종 계산에 오류를 발생시킨다. 만약 지구와 멀리 떨어진 곳에서 임무 수행 중 오류 상황을 마주한다면 본부에 도움을 요청하기도 어렵다. 더 안정적인 결과를 제공할 수 있는 컴퓨팅 기술이 절실했다. 나사는 약 30년 전 개발된 기술을 뒤로하고 HPSC 프로젝트로 차세대 우주비행 컴퓨터의 시대를 열기로 했다.


(출처 : Giphy)

HPSC 프로젝트의 핵심은 전력 효율성을 높이는 것이었다. 나사에 따르면 현재의 우주 컴퓨팅 기술은 많은 전력을 필요로 해 비효율적이다. 따라서 같은 양의 전력을 사용해 현재의 우주 컴퓨터보다 100배 더 빠르게 데이터를 처리할 수 있어야 한다. 또한 사용하지 않을 때는 기능을 끌 수도 있어야 한다. 전력 소모를 줄여야 하기 때문이다. 이 모든 것을 가능하게 하려면 컴퓨터의 핵심 부품인 중앙처리장치(CPU)의 성능이 중요할 수밖에 없다. 자연스럽게, 나사의 차세대 우주비행을 책임질 CPU는 무엇이 될지 이목이 쏠렸다.

‘너로 정했다’…나사가 차세대 우주비행 파트너로 선택한 CPU


(출처 : 사이파이브)

지난 6일(현지 시간) 미국 반도체 설계 스타트업 사이파이브(SiFive)는 나사 HPSC에 전력을 공급하는 RISC-V 기반 ‘사이파이브 X280’ CPU를 제공한다고 발표했다. 이로써 나사는 20여년 전 도입된 파워PC(PowerPC) 기반 ‘BAE RAD750’와의 동행을 끝낼 예정이다. 새로운 사이파이브의 CPU는 앞으로 수십 년 동안 나사의 우주 비행과 함께할 것이다.

사이파이브는 ARM의 애플리케이션 프로세서(AP)칩 설계의 핵심 기술인 ‘명령어 아키텍처(Instruction Set Architecture·ISA)’를 대체할 수 있는 오픈 소스 ‘RISC-V’를 개발한 회사다. ISA는 일종의 모바일용 반도체 기초 설계도다. ARM은 이를 독점 기술로 보호하며 기업에 판매하고 있다. 반면, 사이파이브는 RISC-V를 무료로 공개하고 있다. 최근 ARM과 퀄컴의 소송은 기업들이 사이파이브의 RISC-V 다시 한번 살펴보게 했다. 여기에 회사는 나사의 파트너가 되면서 또 한 번 화제를 낳고 있다.

‘최고의 전력 효율성, 컴퓨팅 유연성 자신’…사이파이브 X280의 성능은


(출처 : 사이파이브)

나사의 HPSC에 사용된 사이파이브 X280은 ‘벡터 수학 확장’ 기능이 있는 RISC-V 기반 CPU다. 기계학습과 인공지능(AI)에 최적화된 해당 프로세서는 8코어 사이파이브 인텔리전스 X280 RISC-V 벡터 코어와 4개의 사이파이브 RISC-V 코어를 특징으로 한다.

잭 강(Jack Kang) 사이파이브 사업 개발 수석 부사장은 특히 칩의 벡터 수학 확장 기능을 강조했다. 그는 해당 기능으로 저전력을 유지하면서 기존보다 6배 더 빠른 명령 처리가 가능하다고 주장했다. 잭 강은 “X280은 경쟁 프로세서 기술에 비해 엄청난 성능 향상을 보여줬다”며 자신감을 드러냈다. 칩을 시연한 결과, 이전 세대 우주 컴퓨터보다 100배 빠른 명령 처리가 가능했으며, 전력 효율이 좋아졌다고 말했다.

성능만큼 우주 환경 견디는 디자인도 중요…‘미래 우주 임무 준비 완료’


(출처 : Giphy)

동시에 그는 우주 컴퓨터에 탑재되는 칩이라면 성능 말고도 가혹한 환경에서 견뎌내야 한다고 강조했다. 그래서 중요하게 여긴 것이 칩 디자인이다. 그는 회사가 자동차용 AP를 설계해봤고, 이런 칩 디자인 경험이 도움이 될 것이라고 주장했다. 자동차는 높은 신뢰성, 내결함성, 기능적 안정성을 요구하는데, 우주비행 컴퓨터도 이와 유사한 구조를 갖고 있다는 것이다.

회사는 RISC-V를 오픈 소스로 개방하고 협력적인 자세로 비즈니스를 이어왔다. 그렇기에 어떤 환경에도 유연하게 대처할 수 있는 광범위한 데이터가 축적됐다. 유연성은 한 치 앞을 예측하기 힘든 우주에서 임무를 수행하는 나사에겐 필수 요소다. 나사는 향후 3년간 사이파이브와 함께 차세대 우주비행 컴퓨팅 기술 개발에 전념할 예정이다. 새로운 칩이 탑재된 컴퓨터는 달 탐사부터 화성 탐사까지 다양한 우주 여정을 함께할 전망이다.

테크플러스 에디터 이수현

tech-plus@naver.com​

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