컴퓨터 에너지 사용을 감소시키는 소프트웨어

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-12-26

EU의 연구프로젝트는 소프트웨어 엔지니어들이 에너지 효율적인 코드를 만들 수 있도록 도와주는 툴을 개발하고 있다. 이것은 데이터 센터의 전기소비를 50% 이상 감소시킬 수 있으며, 스마트기기에서 배터리 수명을 향상시킬 수 있을 것이다. 현재까지 컴퓨터를 통해서 에너지를 절약하는 목표는 하드웨어에 의한 것이었다. 그러나 하드웨어는 단지 이러한 것의 일부분에 지나지 않으며, 아마도 매우 작은 부분밖에 될 수 없다는 것을 새로운 EU 프로젝트에서 보여주고 있다. 심지어 에너지 효율적인 하드웨어를 가지고 있을지라도 대부분의 에너지 절약을 위한 가능성들이 시스템에 존재하는 비효율적인 소프트웨어 위치에 의해서 낭비될 수 있다. ENTRA 프로젝트는 2015년 9월까지 진행될 예정으로서 프로그래밍 시맨틱에 기반한 실험적 소프트웨어 프로토타입을 찾게 되었다. 이 프로토타입은 그들이 작성한 코드의 결과로서 얼마나 많은 에너지가 소비되는지를 프로그래머에게 알려주게 된다. ENTRA 툴은 코드 분석과 에너지 모델링을 통해서 프로그램과 동시에 구동된다. 그리고 얼마나 많은 코드가 에너지 사용 측면에서 컴퓨터에서 필요로 하는지를 보여주고 있으며, 에너지 사용에 대한 디자인 결정의 영향이 무엇인지를 보여주고 있다. "자동차의 연료 효율성을 비교해본다면, 자동차의 가치에 대한 것을 생각할 수 있다. 자동차를 구입하고 100 km 정도를 달리는데 8리터가 소비된다고 가정할 수 있다. 그러나 물론 운전하는 것에 따라서 달라지게 된다. 이와 동일한 것이 컴퓨팅에도 적용될 수 있다. 에너지라는 것을 하드웨어와 관련이 있다고 생각할 수 있지만, 잠재적으로 더 많은 에너지는 동일한 하드웨어를 가지고 있는 소프트웨어 수준에서 절약될 수 있다. 그래서 더욱 에너지 효율적인 하드웨어를 개발하려는 많은 노력들보다 더 많은 노력을 기울어야 된다는 것이 ENTRA 프로젝트가 시작된 출발점"이라고 덴마크 Roskilde 대학교의 John Gallagher 교수가 말했다. 그는 ENTRA 프로젝트의 코디네이터이다. ENTRA 프로젝트는 디자인 툴로서 에너지 효율성에 초점을 맞추고 있으며, IT 회사들보다 더 빠르게 에너지 효율적인 제품을 출시하려는 목표를 가지고 있다. ENTRA 툴은 GHz로 동작하는 프로세서의 속도에 따라서 와트 단위의 파워소비 또는 작업을 끝내기 위해 필요한 절대적인 에너지 요구량에 따라 에너지 사용을 보여주었다. 프로그램이 설치되고 기계에서 구동될 때까지 기다려서 에너지를 측정하지 않고도 프로그래머들은 코드 내에서 에너지 예측을 위한 초기 그림을 가지게 된다. 컴퓨터의 에너지 소비는 탄소배출에 대한 환경적인 면과 더 오래 구동되는 배터리 수명을 필요로 하는 두 가지 관점에서 주요한 관심사가 되고 있다. 지난 십 여년 동안 클라우드 컴퓨팅이 폭발적으로 성장한 것은 데이터 센터가 가장 큰 에너지의 소비처가 되고 있다는 것을 의미한다. 파워는 냉각뿐만 아니라 데이터를 처리하고 이동시키는데 필요하다. ENTRA 방법은 프로그래밍과 에너지를 최소화하기 위한 작업의 스케줄링을 하는데 모두 도움이 될 수 있다. 컴퓨팅 파워에 대한 요구가 지수함수적으로 증가하고 있기 때문에 소프트웨어 애플리케이션은 더 적게 충전할 수 있는 더 작은 배터리를 위한 에너지 효율적인 방법을 디자인해야 될 필요가 있을 것이다. 이러한 도전들을 만족시키기 위해서 ENTRA 프로토타입은 일반적으로 에너지를 많이 소비하는 세 가지의 구성요소인 실시간 오디오 처리, 로봇 및 모터 제어 및 실시간 네트워킹에 대하여 테스트하고 있다. 이것을 정의하는 소프트웨어는 영국 브리스톨에 있는 반도체 회사 제품인 XMOS에서 하드웨어를 구동시키고 있다. 이 회사는 자동화, 컴퓨팅 및 게임산업을 주력으로 하고 있다. 프로젝트의 연구원들은 에너지 절약이 최소한 20~50%가 된다는 것을 이러한 경우의 연구를 통해서 보여주고 있다. 즉, 프로그램을 초소형화시키고, 더 낮은 프로세서 속도를 허용하기 위해서 동작 시간을 최적화하였다. XMOS사는 에너지 최적화를 위해 툴 체인에 ENTRA 부품을 추가할 계획을 가지고 있다. ENTRA의 결과는 또한 EACO (Energy Aware COmputing) 워크숍에서 에너지 효율 컴퓨팅에 대하여 ARM, ST 마이크로일렉트로닉스(ST Microelectronics)와 같이 국제적으로 주요한 회사들과 세계적으로 유명한 학계에 소개되고 있다. ENTRA의 결과를 시스템적인 수준에서 확장하는 것이 실현가능하다고 Gallagher 교수가 말했다. “전체적인 방법은 어떤 특별한 하드웨어나 애플리케이션 분야에 독립적인 것으로서, 완전히 프로그래밍 언어 시맨틱과 일반적인 에너지 모델을 기초로 하게 된다. 그래서 우리는 동일한 기술을 고성능 컴퓨터에 적용할 수 있을 것”이라고 그가 말했다. ENTRA 프로젝트는 덴마크, 영국, 스페인에 있는 4개의 파트너들로 구성되어 있다. 이 프로젝트는 2012년 10월에 시작되어 2015년 9월 30일에 종료될 예정이며, FP7 내에서 210만 유로의 연구지원금을 받고 있다. energy battery.jpg http://cordis.europa.eu/result/rcn/153150_en.html