PC 전원 꺼져도 모든 정보 복원 가능해진다

KAIST, 비휘발성 메모리 기반 경량화된 비휘발성 컴퓨팅 플랫폼 개발

전원 공급이 끊겨도 모든 정보가 그대로 남아 있는 비휘발성 컴퓨팅 플랫폼이 개발됐다. 

KAIST(총장 이광형)는 전기및전자공학부 정명수 교수 연구팀이 모든 정보가 전원 공급 여부와 관계 없이 유지되고, 언제든 복원 및 작동하는 '경량화된 비휘발성 컴퓨팅 시스템 (라이트PC, Lightweight Persistence Centric system)을 개발했다고 25일 밝혔다. 

전원이 꺼지는 순간 마치 컴퓨터의 시간이 멈춘 듯 모든 정보가 남아 있다 전원이 돌아오면 재부팅할 필요 없이 바로 작업을 재개할 수 있다. 데이터센터 등 안정성이 중요한 분야에 활용이 기대된다. 또 모바일 기기를 쓰지 않을 때 전원을 끌 수 있어 배터리 수명 연장도 가능하다. 

LightPC 로고 (자료=KAIST)

기존 컴퓨터는 휘발성 메모리인 D램을 메인 메모리로 사용하기 때문에 전원이 꺼지면 메모리에 저장된 데이터가 사라진다. 

인텔 옵테인 등 비휘발성 메모리는 데이터를 영구 저장할 수 있지만, 내부 구조가 복잡해 처리 속도가 느리다는 단점이 있다. 프로세서나 운영체제가 꺼지기 전 휘발성 데이터는 비휘발성 메모리로 옮기는 과정도 거쳐야 한다.  

또 비휘발성 메모리를 단독으로 쓴다 해도, 전원이 꺼지는 경우 비휘발성 메모리 내부에 있는 휘발성 구성요소와 프로세서 자체의 레지스터나 캐시 메모리 같은 임시 저장 공간 데이터는 보존이 불가능하다.

정명수 교수 연구팀은 P램 기반의 비휘발성 메모리를 기반으로 컴퓨터의 모든 프로그램 실행 상태와 데이터를 전원 없이 비휘발성으로 유지할 수 있는 프로세서와 메모리 컨트롤러, 운영체제 기술을 개발했다. 

라이트PC 기술 개요 (자료=KAIST)

연구팀은 자체 제작한 시스템 보드에 시제작한 지속성 메모리를 장착한 비휘발성 컴퓨터와 운영체제 프로토타입을 제작해 라이트PC의 실효성을 검증했다. 응용 프로그램이 실행되는 도중 무작위 시간에 전원을 제거한 뒤 다시 인가했을 때, 전원이 사라지기 직전의 상태로 모든 프로그램 실행과 데이터가 일관성 있게 복구됨을 확인했다. 

라이트PC는 기존 컴퓨터 대비 최대 8배 큰 메모리와 4.3배 빠른 응용실행, 73%의 전력 소모 절감 등의 성능을 보였다.

정명수 교수는 "이번에 개발된 비휘발성 컴퓨터는 데이터 센터나 고성능 컴퓨팅의 저전력 운영을 통해 탄소중립 에너지 효율화에 극대화를 이룰 수 있을 것"이라며 "차량, 스마트폰, 사물인터넷 장치 등의 베터리 사용량을 최소화해 초연결사회를 이루는 등 다양하게 활용될 수 있을 것"이라고 기대했다. 

이번 연구는 미국 뉴욕에서 6월 열리는 컴퓨터 구조 분야 학술대회 '이스카(ISCA, International Symposium on Computer Architecture) 2022'에 발표될 예정이다.

이 연구는 차세대 메모리 기업 멤레이, 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 우수신진(중견연계)사업, 정보통신기획평가원의 연구 지원을 받아 진행됐다. 비휘발성 컴퓨터의 실제 동작 및 자세한 내용은 연구실 웹사이트(http://camelab.org) 및 유튜브(https://youtu.be/mlF7W_RmYRk)에서 확인할 수 있다.