인텔은 11월 13일 여의도 인텔코리아 사무실에서 자사의 제온 프로세서 E5 제품군과 결합시 고성능 컴퓨팅의 생산성과 효율성 개선, 그리고 향상된 병렬화 성능을 제공할 수 있는 인텔 제온 Phi 코프로세서 출시 기자간담회를 열었다.
인텔 제온 Phi 코프로세서는 CPU (중앙 처리 장치)를 도와 병렬화를 가속할 수 있는 조력자 역할을 하는 범용 컴퓨팅 가속기를 말한다. 제온 Phi 코프로세서는 이전 코드명 Knights Ferry 또는 Knights Corner로 불리었다.
인텔은 다년간의 연구와 협력을 바탕으로 고성능 컴퓨팅 (HPC)를 겨냥한 제온 Phi를 개발해 왔으며 이 가속기를 통해 날씨 예측과 효율적인 에너지 탐사, 질병 치료법 개발 등 글로벌 기업과 연구 과학자들이 당면한 각종 문제 해결을 위한 고속의 컴퓨팅과 시뮬레이션 능력을 뒷받침할 수 있게 되었다.
현재 고성능 컴퓨팅과 분석의 성장 동력은 인텔 제온 Phi와 같은 병렬 컴퓨팅 가속기로 22nm 미세공정을 기반으로 와트당 성능 개선과 보다 정확한 계산 및 안정성을 제공하며 연구소와 대학 등의 고성능 요구와 생산성을 개선할 수 있다.
인텔 제온 Phi 발표를 진행한 인텔코리아 최원혁 이사
인텔코리아 최원혁 이사는 이날 인텔 제온 Phi 발표를 진행했다. 인텔은 고도로 병렬화된 워크로드에 최고 성능을 제공하는 인텔 제온 Phi 코프로세서 공개를 통해 앞선 과학 연구 등을 지원하며 인텔 MIC 아키텍처 기반 인텔 제온 Phi 코프로세서는 인텔 제온 프로세서를 보완해 자연 과학, 에너지 등 다양한 분야에서 혁신을 주도하는 고도의 병렬화된 애플리케이션을 위한 높은 성능과 효율성을 제공할 것이라고 전했다.
또한 인텔 제온 Phi는 2018년까지 엑사급 (Exacale) 컴퓨팅 (페타급의 천 배 이상)을 달성하기 위해 인텔은 혁신을 지속할 것이라고 밝혔다.
인텔 제온 Phi 코프로세서의 등장과 시장의 전망
인텔 제온 Phi는 지난 2004년 고도 병렬화 아키텍처에 대한 필요성에 대한 지적과 비전있는 미래 애플리케이션 연구 결과가 IDF와 CTO 기조연설에서 테라시대 (Tera)의 시대라는 주제 발표를 시작으로 2007년 2월에는 80 코어 테라플롭스 리서치 프로세서 (Teraflops Research Processor) 코드명 폴라리스 (Polaris)가 ISSCC에서 발표, 폴라리스는 단일 칩 상에서 1조 부동소수점 연산 (1 테라플롭스) 성능을 보여주었다.
이후 2009년 12월에는 단일 칩 클라우드 컴퓨터 (Single-Chip Cloud Computer, SCC) 코드명 락 크릭 (Rock Creek)을 공개했고 단일 칩에서 48개의 인텔 아키텍처 코어를 포함했다.
2010년 5월에는 세계 슈퍼컴퓨팅 컨퍼런스에서 고성능 컴퓨팅을 위한 MIC (Many integrated Core) 아키텍처 공개, 2012년 6월 세계 슈퍼컴퓨팅 컨퍼런스에서 최초 MIC 아키텍처 기반 최초 테라플랍 단일 노드 DP 린팩 (DP Linpack)의 시연을 진행하고 제온 Phi 코프로세서를 출시했다. 최초 제온 Phi 클러스터는 정식 출시 전 슈퍼컴퓨터 Top 500 리스트 중 150위에 등재되었다. 현재 슈퍼컴퓨터 Top 500 신규 진입 리스트 중 91%가 인텔 프로세서가 탑재되고 있다.
이러한 과정을 거쳐 인텔은 2012년 11월 인텔 제온 Phi를 정식 출시했으며 8년 이상 지속되어온 인텔의 전사적 노력과 테크니컬 컴퓨팅의 새로운 시대 개박, 매니 코어 과제를 인텔 제품 그룹과 연구소의 최고 성과를 이끌어낼 수 있을 것이라고 밝혔다. 인텔 제온 Phi 코프로세서는 전력 효율성과 와트당 2.44 기가플롭스를 기록한 슈퍼컴퓨터인 비컨 (Beacon)을 포함한 7개 시스템이 탑재하고 있다.
인텔은 고성능 컴퓨팅 (HPC) 시장의 데이터센터 성장은 규모와 수익이 2011년부터 2016년 사이 2배로 증가할 것으로 예측했으며 클라우드가 25%, 고성능 컴퓨팅이 20% 이상, 네트워크 성장이 30% 이상이 이루어질 것으로 전망했다.
또한 이러한 변화와 함께 기후와 날씨 모델링, 의료 영상, 에너지 개발 등의 과학적 조사연구, 제약 분야 연구와 금융 분석, 신상품 디자인, 디지털 콘텐츠 제작 드으이 산업계의 요구, 국가 안보와 전산 군비 경쟁, 전반적인 국가 전산 업무 등의 국가 안보 관련 문제 등의 복잡한 컴퓨팅을 요구하는 사회 문제들이 지속적으로 등장하고 있어 이를 해결할 솔루션이 지속적으로 요구되고 있다.
여기에 효율성과 비용 절감, 개념에서 결과까지의 빠른 산출, 성장을 위한 확장 등 동시성이 요구되는 병렬화가 가속화되고 있으며 고성능 컴퓨팅 (HPC)은 이를 바탕으로 효율성과 생산성, 혁신을 이끌어낼 수 있을 것으로 알려졌다.
인텔은 이러한 병렬화가 요구되는 시장을 타겟으로 병렬 컴퓨팅 브랜드에 인텔 제온 Phi 코프로세서를 투입해 기존 인텔 제온 프로세서의 부족한 환경을 보완할 수 있을 것이라고 전했다. 인텔 제온은 기업과 미션 크리티컬, 테크니컬 컴퓨팅 환경에 최상의 프로세싱 성능을 제공해왔다면 인텔 제온 Phi 코프로세서는 높은 수준의 병렬화 성능에 최적화하고 있다.
인텔 제온 프로세서와 인텔 제온 Phi 코프로세서는 동일한 인텔 개발 환경을 통해 간편한 코드 및 보편화된 도구를 이용할 수 있어 개발자 편의성과 쉬운 접근을 가능케해준다고 밝혔다. 프로그래밍 언어와 모델, 도구의 다양한 조합 등의 일관성을 유지할 수 있어 소프트웨어 코드의 유지 관리, 최적화 및 개발 복잡성을 감소시킨다.
병렬 하드웨어 사용을 위해 여전히 애플리케이션 병렬화 프로그램이을 사용해야 하나 인텔의 접근 방식은 개발자가 새로운 도구와 독점적 프로그래밍 모델을 익힐 필요 없이 일반적인 모델과 도구, 경험에 의존해 구현할 수 있고 병렬화 코드에 대한 투자는 컴퓨팅 환경 전반에 이점을 제공할 것이라고 전했다.
인텔 제온 Phi 코프로세서 병렬화의 장점과 성능, 개발 생태계
GPGPU는 AMD와 엔비디아 (NVIDIA)의 GPU를 통해 구현되고 있는데 GPU는 CPU와 GPU 애플리케이션에 맞는 서로 다른 코딩이 요구된다. 이로 인해 높은 비용과 구조적으로도 복잡해지며 개발자 역시 그에 맞는 코딩법을 새로 배우는 등의 과정이 포함된다. 인텔 제온 프로세서와 제온 Phi 코프로세서는 같은 x86 코어를 기반으로 만들어지기 때문에 같은 언어와 명령어, 라이브러리, 도구를 사용할 수 있어 GPU가 가진 문제를 보다 쉽게 해결할 수 있게된다.
병렬화를 위한 코딩에서도 간단하게 2줄 정도를 추가해주면 인텔 제온 프로세서와 인텔 제온 Phi 코프로세서를 동작하여 병렬화된 처리가 보다 용이해진다.
인텔은 다양한 병렬 프로그래밍 모델 지원을 위해 오프로드 명령어 제어를 위한 사전 표준 접근법을 제공한다. 기존에는 인텔과 엔비디아 등 서로 다른 언어를 활용해 서로의 호환이 어려웠으나 이를 표준화하고 다양한 하드웨어 지원 개방 표준을 위한 OpenMP 4.0을 제공할 계획이다. 인텔 컴파일러 C/C++ 및 포트란 컴파일러는 2013년 1월 지원할 것으로 예상했다.
인텔은 제온 프로세서와 제온 Phi 코프로세서를 바탕으로 병렬화를 최적화할 계획이다. 인텔 제온 프로세서와 비교해 제온 Phi 코프로세서는 동일한 병렬 코드 성능을 최대 145배, 하드웨어 실제 가속 성능은 2.3배가 향상될 것으로 예상했다.
인텔 제온 Phi 코프로세서는 제온 프로세서 단독과 비교해 행상된 처리 성능을 제공하며 각종 애플리케이션 처리 성능 부문에서도 전반적인 향상을 이루었다.
인텔 제온 Phi는 제온 프로세서와 같은 인텔 아키텍처의 이점을 통해 범용 프로그래밍 환경과 향상된 전력 관리 기술을 제공한다. 또한 이를 위한 코딩 및 프로그래밍 언어를 공유하여 사용할 수 있기 때문에 기존 환경에 빠른 도입이 가능해진다.
인텔 제온 Phi 코프로세서 활용 사례 소개
인텔 제온 Phi 코프로세서 발표와 함께 한국과학기술정보연구원 (KISTI) 슈퍼컴퓨팅 센터의 이홍석 박사는 분자동력학 (KMD) 데모와 KMC, 한국전자통신연구원 (ETRI, Electronics and Telecomunications Research Institude)의 빅데이터 (Big Data 소프트웨어 연구소 클라우드 컴퓨팅 연구부의 최완 부장은 제온 Phi 코프로세서 이전의 코드명 Knights Ferry와 제온 Phi를 적용한 사례를 소개했다.
KISTI는 분자동력학 연구에 인텔 제온 E5500 계열에서 제온 Phi 코프로세서를 확장 도입해 코어 증가에 따라 선형적인 성능 향상 결과를 얻을 수 있다고 전했으며 고성능 병렬컴퓨팅 나노 물질 시뮬레이션을 위한 최적화된 성능과 효율성을 달성할 수 있었다고 밝혔다. 특히 하드웨어 제어를 위한 최적화가 중요함을 강조했으며 인텔 제온 Phi 코프로세서는 AVX 256bit 명령어와 512bit 벡터 확장 명령어 처리에 강점을 바탕으로 GPU 기반 CUDA나 OpenCL 기반 프로그램보다 쉬운 접근과 최적화, 초보자나 중급 프로그래머의 프로그램 접근 용이성을 제공한다고 전했다.
ETRI는 인텔 MIC 아키텍처를 활용한 유전체 분석용 페타플롭스급 슈퍼컴퓨팅 핵심 기술을 연구, 개발하고 있으며 2012년 12월 MAHA 슈퍼컴퓨팅 시스템에 인텔 제온 E5 프로세서와 인텔 제온 Phi 기반 50테라플롭스 수준의 시스템을 구축할 예정이다. ETRI는 MAHA 슈퍼컴퓨팅 시스템에 앞으로 2012년에는 100TeraFlops급에서 2013년에는 200TeraFlops, 2014년에는 250TeraFlops, 2015년에는 300TeraFlops급의 시스템 로드맵을 확장해나갈 계획이다.
인텔 제온 Phi 코프로세서 제품군
인텔 제온 Phi 코프로세서는 2013년 상반기 출시 예정인 3100 시리즈 코프로세서 제품군과 2013년 1월 25일 정식 시판에 들어가는 5110P 코프로세서 제품군이 있다.
인텔 제온 Phi 5110P (P는 패시브 쿨링 방식) 코프로세서는 디지털 콘텐츠 제작 및 에너지 연구와 같은 저전력 기반 메모리 바운드 애플리케이션을 위한 보다 높은 메모리 용량과 역폭을 확보할 수 있으며 3100 시리즈 코프로세서는 보다 뛰어난 병렬 컴퓨팅 솔루션으로 자연 과학 애플리케이션이나 금융 시뮬레이션 등 컴퓨팅 집중적인 작업에 적합하다.
인텔 제온 Phi 3100 시리즈 코프로세서는 1000 기가플롭스 (GigaFlops) 배정밀도 이상 (피크)와 GDDR5 6GB 메모리와 240GB/s 메모리 대역폭, 능동/수동 폼팩터로 TDP 300W를 구현한다. 인텔 제온 Phi 5110P 코프로세서는 최대 1010 기가플롭스 (Gigaflops) 배정밀도 (피크), GDDR5 8GB 메모리와 320GB/s 메모리 대역폭, 수동 폼팩터로 TDP 225W를 구현한다.
인텔 제온 Phi 코프로세서 5110P는 오늘부터 OEM 주문이 가능하며 정식 시판은 2013년 1월 28일, 가격은 1,000개 단위 당 2,649달러 ($2,649)다. 인텔 제온 Phi 코프로세서 3100 시리즈는 이보다 늦은 2013년 상반기 출시 예정이며 가격은 2,000달러 ($2,000) 이하가 될 전망이다.
인텔 제온 Phi 코프로세서 지원 기업과 전망
인텔 제온 Phi 코프로세서 제품군은 성능 및 와트 당 성능을 개선하며 코어와 스레드 수, 와이드 SIMD, 캐시, 메모리 대역폭 및 고도의 병렬 고성능 컴퓨팅 (HPC) 환경을 지원한다. 모든 분야에 최고의 성능은 어렵지만 고도의 병열화 애플리케이션에 적합하고 부동소수점연산 능력은 경쟁자와 비교해 뛰어나거나 비슷한 성능을 제공하며 22nm 미세공정을 바탕으로 한 에너지 효율성을 제공한다. 성능상 및 하드웨어 전체 가격경쟁력을 제공하며 PCI-Express 규격에 맞는 TDP 300W 내외의 전력을 유지한다.
인텔 제온 Phi 코프로세서는 고도로 병렬화된 대량 고속 처리를 통해 유전공학, 기후 모델링 등 슈퍼컴퓨터 연산을 맡고 인텔 제온 프로세서와 인텔 제온 Phi 코프로세서 조합은 페타급 컴퓨팅보다 천 배 빠른 엑사급 컴퓨팅 시대를 앞당길 것이라고 인텔은 전했다.
또한 개발 커뮤니티 및 주요 OEM 업체의 광범위한 지원을 통해 컨텐츠 제작자와 개발자, 과학자들이 고성능 컴퓨팅에 보다 쉽게 접근 가능해진다. 드림웍스 렌더링과 같은 디지털 컨텐츠 개발 등에도 인텔 제온 Phi 코프로세서가 활용되고 있으며 이제 출시가 이루어진 만큼 다양한 요구와 수요를 반영해 상용툴이나 애플리케이션 지원은 점차 화대될 것으로 예상했다.
기존 GPU와의 경쟁에 대해 인텔은 산업계와 과학계의 요구에 보다 집중하여 이를 수렴하고 고성능 컴퓨팅 (HPC)를 위한 단계적 절차를 밟아 인텔 고성능 컴퓨팅의 로드맵을 보완 발전시켜나갈 것이라고 밝혔다.
현재 50개 이상의 제조사가 인텔 제온 Phi 코프로세서 기반의 솔루션을 설계하고 있으며, 에이서(Acer), 아프로(Appro), 에이수스(Asus), 불(Bull), 콜팩스(Colfax), 크레이(Cray), 델(Dell), 유로테크(Eurotech), 후지쯔(Fujitsu), 히타치(Hitachi), HP, IBM, 인스퍼(Inspur), NEC, 콴타(Quanta), SGI, 슈퍼마이크로(Supermicro), 타이안(Tyan) 등이 포함된다.
인텔 제온 Phi 코프로세서 출시에 대해 다이앤 브라이언트 (Diane Bryant) 인텔 부사장겸 데이터 센터 커넥티드 시스템 그룹 (Intel Data Center and Connected Systems Group) 총괄 매니저는 "인텔 제온 Phi는 새로운 차원의 연구 및 발명으로 엑사급 (Exascale) 컴퓨팅에 대한 의지를 재확인해주는 인텔 혁신의 랜드마크가 될 것"이라며 "인텔 제온 제품군과 인텔 제온 Phi 코프로세서는 뛰어난 성능과 효율성, 프로그래밍을 통해 고도로 병렬화된 애플리케이션이 달성할 수 있는 범위와 규모를 바꿔 나갈 것이다. 이러한 HPC의 새로운 기반 기술은 21일 이내에 대한 정확한 날씨 예측과 질병 치료법 개발 등 현재 세계가 마주하고 있는 문제 해결의 가능성을 한단계 앞당겨 줄 것"이라고 밝혔다.
한편 Top 500 슈퍼컴퓨터 상당수가 인텔을 컴퓨팅 엔진으로 선택하고 있으며 제 40차 Top 500 리스트 중 75퍼센트(379개 시스템) 이상이 인텔 프로세서를 탑재했다. 새로 순위에 진입한 슈퍼컴퓨터에서 인텔 기반 시스템이 차지한 비율은 91퍼센트에 달한다. 이번 11월 리스트 중 다음과 같은 7개의 새 시스템이 인텔 제온 Phi 코프로세서를 탑재했다. 테네시 대학(University of Tennessee)의 ‘비컨(Beacon)’ 시스템 (110 테라플롭스, 254위)은 리스트상에서 가장 전력 효율적인 슈퍼컴퓨터로 와트당 2.44기가플롭스의 성능을 제공한다.
전체 리포트는 www.top500.org에서 확인 가능하며, 다이앤 브라이언트(Diane Bryant)의 발표 등 자세한 정보와 추가 자료, 사진은 http://www.intel.com/newsroom/sc12에서 확인할 수 있다.
[영상] 엔비디아에 대응하는 인텔 가우디3/AMD MI300/범클라우드 진영의 NPU/,그리고 AI 하드웨어 개발 흐름과 추세는? 
