MIMD에 관한 쉬운 설명

고성능 컴퓨팅(HPC)에 필수적인 MIMD

by 엄정한 변리사

Jun 17. 2025

MIMD는 병렬 컴퓨터 아키텍처 중 하나인 Multiple Instruction, Multiple Data의 약자입니다.

이해하기 쉽게 비유를 들어 설명해 드릴게요.

MIMD, 쉽게 이해하기: 요리사가 많은 식당 비유

일반적인 식당을 생각해볼까요? 셰프 한 명이 모든 음식을 만들고, 손님들은 그 음식을 기다립니다. 이건 마치 하나의 CPU(중앙처리장치)가 모든 작업을 처리하는 것과 비슷해요.

현재까지의 CPU 처리방식. 당연히 열이 발생할 수 없다.

MIMD는 좀 더 특별한 식당입니다.

손님 (Data): 각 손님은 저마다 다른 음식을 주문합니다. (이때 'Data'는 처리해야 할 정보, 즉 각기 다른 입력값을 의미합니다.)

요리사 (Processor): 이 식당에는 여러 명의 요리사가 있습니다. (각 요리사는 독립적인 'Processor'를 의미합니다.)

메뉴 (Instruction): 각 요리사는 손님이 주문한 음식에 맞춰 다른 레시피(메뉴, 즉 'Instruction')를 가지고 요리합니다. 피자를 만드는 요리사는 피자 레시피를, 파스타를 만드는 요리사는 파스타 레시피를 사용하는 식이죠.

결론적으로, MIMD는:

여러 요리사(프로세서)가 동시에

각기 다른 손님(데이터)의 주문을 받아서

각기 다른 레시피(명령어)를 가지고 요리한다고 생각하시면 됩니다.

MIMD의 특징과 장점 (좀 더 기술적으로):

MIMD는 크게 공유 메모리(Shared Memory) 방식과 분산 메모리(Distributed Memory) 방식으로 나눌 수 있습니다.

공유 메모리 MIMD (Shared Memory MIMD):

비유: 요리사들이 하나의 큰 냉장고(공유 메모리)를 함께 사용한다고 생각해보세요. 모든 요리사가 냉장고에 있는 재료를 가져다가 자기 음식에 맞게 조리합니다.

특징: 여러 프로세서가 하나의 메모리 공간을 공유합니다. 데이터 접근이 빠르지만, 여러 프로세서가 동시에 같은 데이터를 변경하려 할 때 충돌(Race Condition)이 발생할 수 있어 동기화(Synchronization) 문제가 중요해집니다.

장점: 프로그래밍이 비교적 쉽고, 데이터 공유가 효율적입니다.

분산 메모리 MIMD (Distributed Memory MIMD):

비유: 각 요리사가 자기만의 작은 냉장고(분산 메모리)를 가지고 있고, 다른 요리사의 냉장고에 있는 재료가 필요하면 서로 요청해서 전달받는 방식입니다.

특징: 각 프로세서가 독립적인 메모리 공간을 가지고 있습니다. 다른 프로세서의 데이터가 필요하면 메시지 전달(Message Passing) 방식을 통해 통신합니다.

장점: 확장이 용이하고(프로세서를 계속 추가해도 메모리 충돌 위험이 적음), 각 프로세서가 독립적으로 작동하여 고장 시 다른 프로세서에 미치는 영향이 적습니다.

MIMD는 왜 중요할까요?

현대의 많은 컴퓨터 시스템, 특히 고성능 컴퓨팅(HPC), 서버, 그리고 여러분이 사용하는 멀티코어 CPU는 대부분 MIMD 아키텍처를 기반으로 합니다.

동시성(Concurrency)과 병렬성(Parallelism): MIMD는 여러 작업을 동시에 처리할 수 있도록 하여, 시스템의 전체 처리량을 크게 향상시킵니다. 웹 서버가 수많은 사용자 요청을 동시에 처리하거나, 복잡한 과학 계산을 빠르게 수행하는 것이 MIMD 덕분입니다.