"인텔 게 섯거라!" SSD보다 빠른 국산 저장기술 개발
"인텔 게 섯거라!" SSD보다 빠른 국산 저장기술 개발
  • 육군영 기자
  • 승인 2020.08.04 19:08
  • 댓글 0
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KAIST 정명수 교수, 차세대 메모리에 적용 가능한 컨트롤러 개발
Optane SSD대비 76% 높은 대역폭, 68% 낮은 입출력 지연시간
OpenExpress를 장착한 시제품(좌)과 평면도(우).
OpenExpress를 장착한 시제품(좌)과 평면도(우).

[대전=뉴스봄] 육군영 기자 = 컴퓨터의 데이터 저장과 처리를 담당하는 NVMe컨트롤러의 성능을 대혹 강화하는 기술이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 개발됐다.

4일 KAIST 전기및전자공학부 정명수 교수 연구팀은 SSD에서 구현된 데이터 병렬 입출력 처리방식을 순수 하드웨어로 구현한 차세대 NVMe 컨트롤러 `OpenExpress'를 개발하는 데 성공했다고 밝혔다.

연구팀은 이 기술을 국내·외 대학과 연구소에 무상으로 공개하기로 결정해 관련 연구비용을 대폭 절감할 수 있을 것으로 기대된다.

NVMe(Non Volatile Memory express)란 비휘발성 메모리 익스프레스의 약자로 기존의 SATA 인터페이스 대비 최대 6배 이상의 속도를 낼 수 있어 초고속, 대용량 데이터 처리에 적합한 방식이다.

OpenExpress의 주요 하드웨어 IP 코어.
OpenExpress의 주요 하드웨어 IP 코어.

전 세계 ICT 분야의 주요 기업들은 NVMe를 사용하는 데 필요한 하드웨어 NVMe 컨트롤러 관련 지식 재산권(IP) 확보를 위해 막대한 비용을 투자해 독자적인 개발에 나서고 있다.

하지만 해당 IP는 외부에 공개가 되지 않아 대학이나 연구소 등에서 이를 연구목적으로 사용하기에는 어려움이 많고 미국 실리콘밸리에 있는 소수의 벤처기업이 자체적으로 개발한 IP를 일부 제공하지만 한 달에 약 4000만원의 이용료를 내야 한다.

또 IP 수정을 위한 단일 사용 소스 코드를 받기 위해서는 복사본 당 약 1억원을 지급해야 하는 등 막대한 비용지출이 필요하다.

정명수 교수 연구팀은 자유롭게 수정이 가능한 하드웨어 NVMe 컨트롤러 지식 재산권(IP)인 `OpenExpress'를 개발하고 이를 무상으로 공개했다. 이 공개용 컨트롤러는 수십 개 이상의 하드웨어 기본 IP들과 여러 핵심 NVMe IP 코어로 구성돼 있다.

정 교수팀은 실제 성능평가를 위해 OpenExpress를 이용한 NVMe 하드웨어 컨트롤러를 프로토타입(시제품)으로 제작하고, OpenExpress에서 제공되는 모든 로직은 높은 주파수에서 동작하도록 설계했다.

`OpenExpress'를 이용해 개발한 FPGA 스토리지 카드 시제품은 최대 7GB/s의 대역폭을 지원한다. 따라서 초고속 차세대 메모리 등의 연구에 적합하며, 다양한 스토리지 서버작업 부하를 비교한 테스트에서도 인텔의 새로운 고성능 저장장치인 옵테인 SSD(Optane SSD)보다 76% 높은 대역폭과 68% 낮은 입출력 지연시간을 보였다.

사용자의 필요에 따라 실리콘 장치 합성을 하게 되면 훨씬 더 높은 성능을 도출할 수 있을 것으로 예상된다.

KAIST 정명수 교수.
KAIST 정명수 교수.

정명수 교수는 "이번 연구성과를 공개했기 때문에 기존 SSD 기술을 이끄는 몇몇 세계 최고 기업들만이 갖고 있던 컨트롤러를 대학과 연구소에서도 이젠 무상 사용이 가능하다ˮ면서 "초고속 차세대 메모리 등 저장장치 시스템의 연구를 위한 초석을 다졌다는 점에서 의미가 있다ˮ고 강조했다.

한편 정 교수의 관련 논문(논문명: OpenExpress: Fully Hardware Automated Open Research Framework for Future Fast NVMe Devices)은 지난달 18일 열린 시스템 분야 최우수 학술대회인 `The USENIX Annual Technical Conference (ATC), 2020'에서 발표됐다.

아울러 아시아권 단일저자가 작성한 논문이 USENIX ATC 학술대회에 채택된 것은 해당 학술대회가 시작된 1993년 이후 27년 만에 처음이다.


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