인텔 데이터센터 그룹을 총괄하는 커크 스카우젠(Kirk Skaugen) 부사장 및 데이터센터 그룹 총괄 매니저는 국제슈퍼컴퓨팅회의(International Supercomputing Conference:ISC)에서 2010년대 말까지 엑사플롭급 성능을 구현한다는 인텔의 비전을 설명했다.
Knights Ferry, 32코어/ 128 스레드, 512b SIMD, 최대 2GB GDDR5 메모리
엑사플롭(ExaFLOP)은 초 당 100경 번의 연산을 수행하는 것으로, 현재 가장 빠른 슈퍼컴퓨터 보다 수백 배 더 높은 수준이다. 참고로 최신 데스크탑 그래픽카드인 라데온 HD 6970은 단일 카드로 2.7 테라플롭스 (TeraFLOPS), 듀얼 라데온 HD 6990은 5.10 테라플롭스 (6990 OC, 5.40 테라플롭스) 수준의 컴퓨팅 성능을 제공하고 있다. (FLOPS (Floating-Point Operations Per Second), 초당 수행할 수 있는 부동소수점 연산의 수, 1백만 테라플롭스 = 1엑사플롭)
엑사급 성능을 실현하기 위해서는 업계 및 정부의 협력뿐 아니라 인텔® MIC 아키텍처(Intel® Many Integrated Core Architecture)가 개척한 접근법이 필요하다는 것이 커크 스카우젠 부사장의 의견이다. 폭발적으로 증가하는 인터넷 상의 정보를 관리하고 기후변화 대책을 마련하며 석유 및 가스와 같은 천연자원 탐사 비용을 절감하는 등, 여러 가지 문제들을 처리하는 데에는 엄청난 양의 컴퓨팅 자원이 필요하고 이는 고성능 슈퍼컴퓨터만이 해결할 수 있다.
커크 스카우젠 부사장은 “상위 500대 슈퍼컴퓨터가 선택한 아키텍처는 바로 인텔® 제온® 프로세서(Intel® Xeon® processors) 기반 시스템들이다. 인텔은 페타급 및 미래형 엑사급 업무에 적합한 인텔의 MIC 아키텍처를 바탕으로 관련 업계를 이끌면서 고성능 컴퓨팅 분야에 더욱 많은 비중을 두고 있다.”라며, “인텔이 갖추고 있는 뛰어난 제조 기술과 최신 아키텍처 혁신, 친숙한 소프트웨어 프로그래밍 환경은 엑사급 성능 구현이라는 목표를 앞당겨 실현시켜 줄 것이다.”라고 전했다.
엑사급 성능 구현을 위한 협력
커크 스카우젠 부사장은 약 2년 주기로 마이크로프로세서의 트랜지스터 집적도를 두 배씩 높여 기능 및 성능은 향상시키고 비용은 절감한다는 무어의 법칙(Moore’s Law)을 위해 인텔의 노력과 고효율적인 소프트웨어 프로그래밍 모델, 고도의 시스템 확장력이 엑사급 컴퓨팅을 이끄는 핵심적인 요소가 될 것이라고 전했다.
그러나, 성능 향상과 함게 엄청난 전력 소모량을 가져오며, 현존 최고 슈퍼컴퓨터인 중국 톈허 1A가 엑사급 성능을 발휘하려면 1.6GW 이상의 전력이 필요하다. 이는 2백만 가정에 전력을 공급할 수 있는 양으로 에너지 효율성에 문제가 된다. 이 문제를 해결위해 인텔은 유럽 연구원들과 지속적인 협력 관계를 구축하고 유럽 고성능 컴퓨팅 (HPC) 연구와 연관성 최대한 활용, 수리과학과 공학, 전략 컴퓨팅 부문을 성장시키는 것이 목표다. 또한, 엑사급 전환에 따른 에너지 효율성 문제 해결의 기반이 되는 시뮬레이션 애플리케이션 개발을 목표로 하고 있다.
커크 스카우젠 부사장은 HPC 시장이 급성장할 가능성이 있다고 언급했다. 1980년대 슈퍼컴퓨터들이 기가플롭(초 당 10억 번의 부동소수 연산) 성능을 제공한 반면, 오늘날 가장 강력한 제품들은 이보다 몇 백만 배 더 높은 성능을 구현한다. 그 결과, 슈퍼컴퓨팅에 사용되는 프로세서에 대한 수요가 증가했다. 2013년경에는 전 세계 상위100대 슈퍼컴퓨터에 100만 개의 프로세서가 사용될 것으로 전망된다. 2015년에는 이 수치가 두 배로 증가해 2010년대 말에는 8백만 개의 프로세서가 소요될 것으로 추정된다. 2015년에는 상위 50대 시스템 중 성능 면에서 상위 첫 번째 제품의 성능이 100페타플롭을 달성하게 되고 2018년에 엑사플롭의 벽이 무너질 것으로 예상된다. 2010년대 말에 이르면 지구상에서 가장 빠른 시스템의 속도가 4엑사플롭에 이를 것으로 전망된다.
인텔® 슈퍼컴퓨팅용 MIC 아키텍처 개발
인텔 MIC 아키텍처 코 프로세서 (코드명 Auburn Isle), Knights Ferry의 핵심 칩
인텔® MIC 아키텍처는 인텔® 제온® 프로세서를 비롯한 기존 제품 라인에 추가되어 인텔이 엑사급 컴퓨팅 시대를 주도할 것으로 알려져 있다. 코드명 “나이트 코너(Knight Corner)”로 불리는 최초의 인텔® MIC 제품은 3D 트라이게이트 트랜지스터(3-D Tri-Gate transistors)가 사용된 22나노 공정에서 생산될 계획이다. 현재, 코드명 “나이트 페리(Knight Ferry)”로 불리는 인텔 MIC 소프트웨어 개발 플랫폼이 일부 개발 협력업체들에게 공급되고 있다.
이번 ISC에서 인텔과 독일 국가핵융합연구소, 독일 라이프니츠 슈퍼컴퓨팅 센터, 유럽공동원자핵연구소(CERN), 한국과학기술정보연구원(KISTI) 등의 협력업체들은 “나이트 페리” 플랫폼 작업의 초기 결과물을 선보였다. 이번 데모를 통해 인텔® MIC 아키텍처의 성능 및 소프트웨어 프로그래밍 능력이 입증되었다.
라이프니츠 슈퍼컴퓨팅 센터의 아른트 보드(Arndt Bode) 교수는 “인텔® MIC 프로그래밍 모델이 가지는 우수성 덕분에 인텔® 제온 프로세서 실행시켰던 애플리케이션들을 나이트 페리 소프트웨어 개발 플랫폼으로 단시간 안에 확장시킬 수 있었다.”라며, “이 작업은 원래 인텔® 제온 프로세서용으로 개발 및 최적화되었지만 프로그래밍 모델의 유사성 덕분에 몇 시간 만에 인텔® MIC에 맞게 코드를 최적화시킬 수 있었고 650기가플롭 이상의 성능을 구현했다.”고 말했다.
SGI, 델(Dell), HP, IBM, 콜팩스, 슈퍼마이크로의 서버 및 워크스테이션 플랫폼도 선보였는데, 이 회사들은 모두 “나이트 코너”를 기반으로 한 제품을 개발하기 위해 인텔과 협력 중이다. SGI의 CTO인 엥림 고(Eng Lim Goh) 박사는 “SGI는 엑사급에 맞는 시스템 설계 시, 프로세서 간의 커뮤니케이션, 전력, 집적도, 유용성을 중요하게 본다.”라며, “인텔 MIC 제품들은 이 네 가지 우선 요소들을 만족시켜 줄 것이며, 특히 컴퓨팅 집적도 증대와 익숙한 X86 프로그래밍 환경이 특징적이다.”고 전했다.
인텔 MIC 아키텍처 기반 데모 및 성능 관련 자료, 커크 스카우젠 부사장 발표 자료 및 사진을 비롯한 2011년도 ISC에 관한 자세한 정보는 http://newsroom.intel.com/docs/DOC-2152에서 확인할 수 있다.
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