일본의 엑사급 HPC 슈퍼컴 개발 계획

슈퍼 컴퓨터에 관심이 있는 분들이나 이 업계에 종사하시는 분들이라면 엑사(Exa)급에 해당하는 슈퍼컴의 도래에 대해서 많이 들 말씀도 나누고 어떻게 될까 예측도 합니다. 제가 작년에 썼던 글에서 저도 저 나름대로 2019년 경에 나올 것이라고 예측을 했었습니다. "빅터의 IT 이야기: 언제쯤 엑사급 슈퍼컴퓨터(Exascale)가 출현할까?"를 한번 보시기 바랍니다. 주요 화제가 된다는 것은 그 만큼 많은 기술적인 장벽이 있고 이루기가 어렵기 때문이죠. 인텔도 2019년 이전에 엑사급 슈퍼컴을 실현 하기 위하여 많은 기술적인 장벽들을 해결하고 제품을 출시하기 위해 노력을 하고 있는데, 어제 일본의 엑사급 시스템에 대한 기사가 HPCwire에 실렸습니다. 일본에서는 독자 기술로 K 슈퍼컴을 2011년 6월에 발표해서 모든 사람들을 깜짝 놀래키기도 했었는데 이 후속 제품에 대한 좀 더 자세한 내용입니다.

K 컴퓨터는 2011년 6월에 8.1 페타 플럽스(PFlops)의 성능과 93.0%의 효율성으로 1위를 차지한 슈퍼컴퓨터이죠. 이후 6개월 후 10.5페타 성능과 93.2%의 놀라운 성능으로 세계 역사상 가장 처음으로 10 PFs의 벽을 넘은 슈퍼컴퓨터로 기록 되었습니다. 이 K 슈퍼컴은 일본 정부의 후원으로 SPARC 아키텍처를 사용하여 개발한 CPU에 Tofu라고 하는 6차원 토러스(Torus) 인터커넥트를 사용한 일본 독자적인 제품입니다.

일본은 이 후에도 지속적인 투자를 하여 또한 엑사급의 슈퍼컴을 세계 최초로 내 놓겠다고 합니다. 무려 13.8억불 ,한국 돈으로는 약 1조 5천억원을 투자하여 2019년에 설치 2020년에 가동을 한다고 합니다. 이번 한국의 기상청의 슈퍼컴 도입 예산 약 500억원과 비교하면 30배가 넘는 금액입니다. 정말 대단하죠. 후지쯔, 히다찌 그리고 NEC가 각 각 제품 계발 및 생산을 한다고 합니다. 아래 그림을 보면 일본의 슈퍼컴퓨터에 대한 투자 및 비젼을 볼 수 있습니다. 엑사급 컴퓨터를 만든 후에 대학교 및 국가 연구소, 산업계에 확산을 시킨다는 계획입니다. 대국이긴 대국입니다.

일본 HPC 슈퍼컴 개발 계획

출처: HPCwire

계획하고 있는 다음 제품의 로드맵을 살펴보면 대용량 이기종 시스템으로 가는 것 같습니다. N-body나 분자 동역학, 스텐실 애플리케이션등과 같이 계산 집중적인 앱들을 위해 가속기를 새롭게 만든다고 합니다. 허수아비 아키텍처(Straw man architecture)라고 합니다. 왜 허수아비라고 하는지는 잘 모르겠네요. "extreme SIMD 아키텍처"를 이용하여 컴퓨팅 계산 성능을 높이고 이 컴퓨팅 코어들과 내장된 메모리와 네트워크 컨트롤러가 서로 밀접하게 동작을 할 것이라고 합니다. 메모리는 칩당 16-32GB의 HBM(high bandwidth memory)이 내장되며 3차원으로 적층 하고 1 TB/s의 높은 대역폭으로 제공한다고 합니다. 코어수는 무려 2048개에서 4096개. 가능한 프로그래밍 모델을 보면 C 확장이나 OpenACC, OpenCL 기반을 살펴보고 있으며 CUDA의 언급은 없었다고 합니다. 아래 그림은 가속기에 대한 구조 및 설명 장표 입니다.

PACS-G 가속기 구조