계산과학 국가핵심 인력양성과 선도연구

Abstract

계산과학 라이브러리 개발은 헤테로 시스템을 지원하는 OpenCL 프로그래밍 인터페이스를 기반으로 GSL(GNU Scientific Libraries)의 병렬화 알고리즘을 구현하는데 있다. 이 계산과학 라이브러리는 GSL과 같이 오픈소스로 개발되어 배포할 것이다. 또한 다수의 CPU와 GPU에서 사용할 수 있는 라이브러리 개발을 목표로 한다. 연구의 범위로는 GSL에서 많이 사용되고 있는 기초 수학라이브러리 BLAS, LU decomposition, Eigen value decomposition, Singular value decomposition, Numerical differentiation을 구현할 것이다. 또한 체계적인 라이브러리 개발을 위해서 특수한 형태의 서브루틴 타입을 제시하였고, 향후 헤테로 컴퓨팅에서 고려해야할 기술적인 사항들에 대해서 고찰 결과를 제시하였다. 팬(fan)은 자동차, 가전, 중장비 등 열이 발생하는 기계장치에서 열을 배출하기 위해 가장 널리 활용되는 장치이다. 특히 축류팬(axial fan)과 시로코팬(siroccofan)은 활용 빈도가 높은 팬의 형태로 관련 개발자에게 쉽게 편한 시뮬레이션 환경을 제공하기 위해 열유체해석을 자동으로 수행할 수 있는 웹 기반의 시뮬레이터를 개발하였다. 용접(welding)은 선박, 항공기 등의 대형 구조물뿐만 아니라 금속을 사용하는 소형 구조물의 접합을 위해 널리 활용되는 기술이다. 특히 아크(arc) 용접은 용접 기술의 80% 정도를 차지하는 방식으로 이를 웹 기반 시뮬레이터로 구현하여 서비스하는 것은 매우 의미가 있는 일이다. 이를 위해 미국의 OSC(Ohio Supercomputer Center)와 EWI(Edison Welding Institute)가 공동으로 개발한 WeldPredictor는 웹 기반의 아크 용접 시뮬레이터를 도입하여 KISTI 슈퍼컴퓨터인 Tachyon2기반으로 K-WeldPredictor를 개발하였다. 본 과제의 주요 주제인 헤테로컴퓨팅 기술과 산업체 슈퍼컴퓨팅 기술의 확산과 홍보를 위해 다양한 활동을 진행하였다. 이를 위해 헤테로컴퓨팅 기술 관련겨울 및 여름학교를 개최하였다. 지금까지 국내에서는 GPU를 중심으로 한 HPC교육이 활발하게 이루어졌던 반면, CPU와 GPU를 모두 사용하는 방법에 대해서는 교육이 전무한 실정이었다. 헤테로컴퓨팅은 그 자체만으로도 매우 복잡하고 초심자가 배우기 힘든 점을 감안했을 때, 향후 헤테로컴퓨팅이 가능한 프로그래밍 인터페이스인 OpenCL의 사용에 대한 집중적인 강좌를 준비했다. 또한 여름 학교의 성과분석을 통하여 보다 효율적인 HPC 교육프로그램 안을 제시했다. 현재 산업체 슈퍼컴퓨팅 활용은 기계공학의 열유체 및 기계구조 해석 분야에 한정되어 있을 뿐 아니라, 국내 중소기업은 슈퍼컴퓨터를 활용하여 신제품 및 기술을 개발하면 많은 장점이 있다는 사실에 대해 인지하지 못하고 있는 실정이다. 이를 해결하기 위해 산업체 대상 홍보를 강화, 활용영역 확대, 국제협력 강화 등의 노력을 기울였다.

ㅇ This research deals with developments of scientific libraries, HPC education programs for heterogeneous computing and fan & welding simulators for industries. ㅇ Developments of scientific libraries are based on OpenCL interface which enables us to compute on heterogeneous system. Also, fan & welding simulators have developed using GUI for user's convenience. ㅇ Scientific libraries includes BLAS, LU decomposition, Eigen value decomposition, Singular value decomposition, and Numerical differentiation. Fan simulator and K-WeldPredictor supports the CFD simulations of axial & sirocco fan and arc welding simulations respectively. ㅇ We hold two heterogeneous winter/summer school for HPC community using OpenCL and established the research society of blood-flow simulation for the diversification of supporting fields.