Tianhe-2(Milky Way-2) 슈퍼컴 시스템 분석 – 계산노드

지난 Tianhe-2 시스템에 대한 개요에 이어 이번에는 시스템의 각 부분 구성에 대해서 알아보도록 하겠습니다.
우선, 이번 시스템에는 신이기종(Neo-Heterogeneous) 시스템이라는 용어를 사용하고 있습니다. 신이기종 시스템은 단일 프로그래밍 모델을 사용하는 이기종 시스템을 말합니다.

Neo-Heterogeneity = Heterogeneous system with a single programming model

기존에는 CPU와 가속기가 함께 쓰인 시스템에 대해서 이기종 아키텍처라는 말을 사용했었지만 지금은 신이기종(Neo-Heterogeneous)이라는 말을 쓰기도 합니다. 신이기종 아키텍처는 하드웨어 관점에서는 CPU와 가속기를 함께 사용하는 이기종 시스템이지만 동일한 프로그래밍 모델, 환경을 사용하는 시스템을 말합니다. 프로그램 개발과 최적화 과정이 기존의 이기종 아키텍처보다 쉽습니다. 예를 들면 기존 Tianhe-1A에서는 CPU와 가속기를 사용한 이기종 아키텍처입니다. CPU와 GPGPU 가속기는 전혀 다른 프로그래밍 모델을 사용하여야 하기 때문에 프로그램 개발자들이 개발하는데 무척 복잡해서 많은 노력을 들여야 하며 시간을 허비해야만 하였습니다. 그렇지만 이번 Tianhe-2시스템은 제온 프로세서와 제온 파이 코프로세서의 사용으로 동일한 프로그래밍 모델을 사용할 수 있다고 합니다. 따라서 신이기종 아키텍처 시스템이라고 지칭하고 있습니다.

계산 노드

Milky Way-2의 설계에 있어 가장 기본이 되는 계산 노드는 아이비 브리지 기반 인텔 제온 프로세서 2개와 인텔 제온 파이 코프로세서 3개로 구성되어 있습니다. 이 계산 노드 2개가 합쳐져서 하나의 계산 블레이드가 구성됩니다. 이 계산 블레이드들이 중간 백플레인을 사이에 두고 앞 뒤 대칭적으로 8개씩 총 16개의 블레이드가 결합되어 하나의 프레임을 이룹니다. 다시 4개의 프레임이 하나의 랙에 장착되게 됩니다. 즉 한 랙에는 256개의 프로세서와 384개의 제온 파이 코프로세서가 장착되어 있습니다. 컴퓨팅 밀집도가 무척 높다고 볼 수 있습니다. 한 캐비넷의 성능은 총 439.3TFlops이나 됩니다.

계산 노드

계산 블레이드는 논리적으로 2개의 계산 노드로 구성되어 있으며, 물리적으로는 절반 크기의 CPM과 APU모듈이 수평으로 나란히 결합되어 있습니다. CPM 모듈은 4개의 CPU와 1개의 제온 파이로 구성되어 있으며 APU모듈은 5개의 인텔 제온 파이로 구성되어 있습니다.

계산 블레이드

아래의 사진은 계산 블레이드가 랙에 장착된 모습과 APU에 들어가 있는 제온 파이 코프로세서의 모습입니다.

계산 블레이드

계산 블레이드에 장착된 제온 파이 코프로세서

아래의 그림은 계산 노드들이 백 플레인에 장착되는 구조를 보여주고 있습니다. 8개의 블레이드가 앞면에 그리고 8개의 블레이드가 뒷면에 장착됩니다.

계산 노드를 위한 프로세서는 인텔것을 썼지만 다음부터 소개드릴 패브릭, 네트웍, FrontEnd 시스템, 화일 시스템은 자체 기술로 개발을 하였습니다. 또한 이런 모든 부품들을 이용하여 밀집도가 높은 서버를 설계 제작도 자체적으로 하였습니다. 이런 추세로라면 머지않아 모든 부품 및 기술들이 중국인들에 의해 개발 생산된 것들로 이루어진 슈퍼컴을 볼 수 있을 것 같습니다.

참조
Full Details Uncovered on Chinese Top Supercomputer
Deep detail on the full scope of the Tianhe-2