“전력밀도와 전력소비는 줄이면서 기존 컴퓨터 구조(폰 노이만 구조)에서 발생하는 중앙처리장치(CPU)와 메모리 간 병목현상을 극복하는 것이 키 포인트입니다.”
에반겔로스 엘레프테리우 IBM 클라우드·컴퓨팅 인프라 부서장은 '비(非) 폰 노이만 구조를 위한 상변화메모리(P램)'를 주제로 한 기조연설에서 이같이 밝혔다.
폰 노이만 구조란 주기억장치, CPU, 입출력 장치 등 3가지 축으로 구성된 프로그램 내장형 컴퓨터 구성을 뜻한다. 우리가 사용하는 컴퓨터는 폰 노이만 구조를 기반으로 한 내장 메모리 순차처리 방식으로 작동한다.
폰 노이만 구조가 갖는 결점으로는 '폰 노이만 병목 현상'을 꼽을 수 있다. 명령을 순차적으로 수행하면서 기억장소 값을 변경하는 과정에서 발생한다. 컴퓨터 성능 고도화, 빅데이터를 기반으로 한 인공지능(AI)이 보편화되면서 CPU와 저장장치가 주고받는 데이터가 급증했다. 폰 노이만 병목은 기술 한계로 지목됐다.
에반겔로스 부서장은 폰 노이만 병목을 개선하기 위한 대안으로 스토리지 클래스 메모리, 니어 메모리 컴퓨팅 아키텍처, 모놀리식 3차원(D) 통합을 소개했다. 세 가지 대안 모두 메모리 접근 시간과 공간을 줄이기 위해 고안됐다.
특히 사람의 뇌 신경을 모방한 차세대 메모리인 P램은 폰 노이만 구조에서 탈피한 새로운 대안이라고 제시했다. P램은 전원이 꺼져도 데이터를 보관할 수 있으며 플래시 메모리보다 속도가 빠르다.
IBM은 P램과 함께 인간 뇌 신경을 모방한 뉴로모픽 칩도 개발하고 있다. P램과 뉴로모픽 칩은 처리 속도가 기존 반도체보다 빠르기 때문에 병목현상을 해소할 수 있을 것으로 기대된다. 기술이 현실화될 경우 기존 폰 노이만 구조 컴퓨팅 패러다임을 바꿀 수 있다.
에반겔로스 부서장은 “P램과 미래 비휘발성 메모리는 기존 컴퓨터 구조와 비 폰 노이만 구조 컴퓨팅 패러다임에서 핵심 역할을 할 것”이라고 전망했다.
이영호기자 youngtiger@etnews.com