프론티어 (슈퍼컴퓨터)

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1. 개요
2. 디자인
3. 역사
- 3.1. 개발 과정
- 3.2. 주요 성과
참조

1. 개요

프론티어는 2022년 6월 TOP500 목록에서 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터로 등재된 엑사스케일 슈퍼컴퓨터이다. 9,472개의 AMD Epyc 7713 "Trento" CPU와 37,888개의 AMD Instinct MI250X GPU를 사용하여, 21 MW의 전력을 소비하며 액체 냉각 시스템을 갖추고 있다. 오크리지 국립연구소와 HPE Cray, AMD의 협력을 통해 6억 달러의 비용으로 개발되었으며, 2022년 5월 1.1 엑사플롭의 Rmax를 기록했다. 출시 당시 Green500 목록에서 가장 효율적인 슈퍼컴퓨터로 기록되었다.

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프론티어 (슈퍼컴퓨터)
개요
프론티어 슈퍼컴퓨터
날짜	배치: 2021년 9월 완료: 2022년 5월
운영자	오크리지 국립 연구소 및 미국 에너지부
위치	오크리지 리더십 컴퓨팅 시설
속도	1.353 엑사플롭스 (Rmax) / 2.055 엑사플롭스 (Rpeak)
전력	24.6 MW
운영체제	HPE Cray OS
면적	680 m² (7,300 평방 피트)
비용	백만 (추정 비용)
목적	과학 연구 및 개발
공식 웹사이트	공식 URL
상세 정보
개발 배경	미국의 HPC 리더십을 위한 로드맵의 일환
최초 엑사스케일 슈퍼컴퓨터	2022년 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터로 등극
성능	1.1 엑사플롭스 (HPL 벤치마크), 이론상 최대 2 엑사플롭스 이상
아키텍처	AMD EPYC CPU와 AMD Radeon Instinct GPU 기반
에너지 효율성	이전 슈퍼컴퓨터 대비 에너지 효율성 향상
Green500	한때 Green500 목록에서 가장 효율적인 슈퍼컴퓨터로 선정
활용 분야	에너지, 과학, 제조 등 다양한 분야의 시뮬레이션 및 모델링 인공지능 및 머신러닝 연구
협력	크레이(Cray)와 AMD가 협력하여 구축
목표 성능	2021년까지 세계 최고의 성능을 제공하는 것을 목표
운영 시스템	HPE Cray OS 사용
위치 및 관리	오크리지 국립 연구소 (ORNL)의 오크리지 리더십 컴퓨팅 시설 (OLCF)에서 운영 및 관리

2. 디자인

프론티어는 AMD Epyc 7713 "Trento" 64 코어 2 GHz CPU와 Instinct MI250X GPU를 사용하며, 단정밀도 및 배정밀도 연산을 동일한 속도로 수행할 수 있다.^[7] "Trento"는 Zen 3 마이크로아키텍처를 기반으로 하는 최적화된 3세대 EPYC CPU ("Milan")이다.^[8]

4개의 350마력 펌프를 이용한 액체 냉각 방식을 사용하며, 분당 약 6000gal의 물이 시스템을 통과하여 공랭식 아키텍처보다 5배 높은 밀도를 제공한다.^[7]^[10]

2. 1. 하드웨어 구성

프론티어는 74개의 약 48.26cm 랙 캐비닛을 차지하며, 각 캐비닛은 64개의 블레이드로 구성된다. 각 블레이드는 2개의 노드로 구성된다.^[9]

블레이드는 초당 12.8 테라비트의 대역폭을 제공하는 HPE Slingshot 64포트 스위치로 상호 연결된다. 블레이드 그룹은 임의의 두 노드 사이에 최대 세 개의 홉을 갖는 잠자리 토폴로지로 연결된다. 케이블은 광섬유 또는 구리로, 케이블 길이를 최소화하도록 맞춤화되었으며 총 케이블 길이는 145km이다.^[7]

프론티어는 75 TB/s 읽기, 35 TB/s 쓰기, 150억 IOPS 성능의 플래시 스토리지 시스템과 700 PB 용량의 Orion 사이트 전체 Lustre 파일 시스템을 사용한다.^[13]

프론티어는 약 21MW의 전력을 소비하며, 이는 15,000가구에 필요한 전력과 동일하다. 이전 모델인 서밋의 소비 전력은 13MW였다.^[10]

2. 1. 1. CPU

프론티어는 9,472개의 AMD Epyc 7713 "Trento" 64 코어 2 GHz CPU (606,208 코어)와 37,888개의 Instinct MI250X GPU (8,335,360 코어)를 사용하며, 이들은 단정밀도와 동일한 속도로 배정밀도 연산을 수행할 수 있다.^[7]

"Trento"는 Zen 3 마이크로아키텍처를 기반으로 하는 최적화된 3세대 EPYC CPU ("Milan")이다.^[8]

각 노드는 하나의 CPU, 4개의 GPU 및 4테라바이트의 플래시 메모리로 구성된다. 각 GPU에는 128GB의 RAM이 납땜되어 있으며, 각 CPU에는 512GB의 로컬 DDR4 메모리가 있다.^[7]^[11]

프론티어는 CPU와 GPU 간에 일관된 상호 연결을 가지고 있어 Epyc CPU에서 실행되는 코드가 GPU 메모리에 일관되게 접근할 수 있다.^[12]

2. 1. 2. GPU

프론티어는 37,888개의 Instinct MI250X GPU (8,335,360 코어)를 사용하며, 단정밀도와 동일한 속도로 배정밀도 연산을 수행할 수 있다.^[7] 각 노드는 하나의 CPU, 4개의 GPU 및 4테라바이트의 플래시 메모리로 구성된다. 각 GPU에는 128GB의 RAM이 납땜되어 있다.^[7]^[11] 프론티어는 CPU와 GPU 간에 일관된 상호 연결을 가지고 있어 Epyc CPU에서 실행되는 코드가 GPU 메모리에 일관되게 접근할 수 있다.^[12]

2. 1. 3. 노드 구성

프론티어는 9,472개의 AMD Epyc 7713 "Trento" 64 코어 2 GHz CPU (606,208 코어)와 37,888개의 Instinct MI250X GPU (8,335,360 코어)를 사용한다.^[7] "Trento"는 Zen 3 마이크로아키텍처를 기반으로 하는 최적화된 3세대 EPYC CPU^[8] ("Milan")이다.

각 노드는 하나의 CPU, 4개의 GPU 및 4테라바이트의 플래시 메모리로 구성된다. 각 GPU에는 128GB의 RAM이 납땜되어 있으며, 각 CPU에는 512GB의 로컬 DDR4 메모리가 있다.^[7]^[11]

프론티어는 CPU와 GPU 간에 일관된 상호 연결을 가지고 있어 Epyc CPU에서 실행되는 코드가 GPU 메모리에 일관되게 접근할 수 있다.^[12]

2. 1. 4. 냉각 시스템

프론티어는 4개의 350마력 펌프로 액체 냉각되며, 분당 약 6000gal (22712.47L)의 냉각되지 않은 물이 시스템을 통과한다. 이는 공랭식 아키텍처보다 5배 높은 밀도를 허용한다.^[7]^[10]

2. 2. 스토리지

프론티어는 Epyc CPU와 GPU 간에 일관된 상호 연결을 가지고 있어 CPU에서 실행되는 코드가 GPU 메모리에 일관되게 접근할 수 있다.^[12]

75 TB/s 읽기, 35 TB/s 쓰기, 150억 IOPS 성능의 플래시 스토리지 시스템과 700 PB 용량의 Lustre 파일 시스템을 사용한다.^[13]

2. 3. 전력 소비

프론티어는 약 21MW의 전력을 소비하며, 이는 15,000가구에 필요한 전력과 동일하다. 이전 모델인 서밋은 13MW를 소비했다.^[10]

3. 역사

오크리지 국립연구소가 HPE 크레이(HPE Cray) 및 AMD와 협력하여 프론티어를 구축했다. 높은 효율성을 목표로 개발되었으며, 2022년 5월 1.1 엑사플롭스 Rmax를 기록하여 TOP500 목록에서 후가쿠를 대체하고 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터로 등재되었다.^[1]^[16] 또한, 출시 당시 Green500 목록에서 가장 효율적인 슈퍼컴퓨터로 선정되었다.

3. 1. 개발 과정

개발 과정에서 가장 큰 난제 중 하나는 전력 소비였다. 기존 정보에 따르면 1 엑사플롭스를 달성하는 데 수십만 개의 GPU가 필요하며, 총 전력 소비량은 150MW에서 500MW에 달할 것으로 예상되었다. 따라서 높은 효율성이 이 프로젝트의 주요 목표였다.^[7]

오크리지 국립연구소는 HPE 크레이(HPE Cray) 및 AMD와 협력하여 6억달러의 비용으로 이 시스템을 구축했다. 2021년에 배치를 시작하여^[14] 2022년에 완전한 기능을 갖추었다.^[15] 2022년 5월에 1.1 엑사플롭스 Rmax를 기록하여 2022년 6월판 TOP500 목록에서 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터가 되었으며, 후가쿠를 대체했다.^[1]^[16]

출시 당시 이 슈퍼컴퓨터는 62.68 기가플롭스/와트의 효율성으로 Green500 목록에서 가장 효율적인 슈퍼컴퓨터의 자리에 올랐다. 오크리지 국립연구소 소장 토마스 자카리아(Thomas Zacharia)는 "프론티어(Frontier)는 세계 최대의 과학적 난제를 해결하기 위해 엑사스케일 컴퓨팅의 새로운 시대를 열고 있습니다."라고 선언했다. 그는 "이정표는 과학적 발견을 위한 도구로서 프론티어의 타의 추종을 불허하는 성능의 미리 보기에 불과합니다. 이는 국립 연구소, 학계 및 민간 산업 간의 10년 이상 협력의 결과이며, 여기에는 엑사스케일에서 영향력을 보장하는 데 필요한 애플리케이션, 소프트웨어 기술, 하드웨어 및 통합을 배포하는 DOE의 엑사스케일 컴퓨팅 프로젝트도 포함됩니다."라고 덧붙였다.^[13]

3. 2. 주요 성과

프론티어 개발 과정에서 가장 큰 난제는 전력 소비 문제였다. 기존 정보에 따르면 1 엑사플롭을 달성하는 데 수십만 개의 GPU가 필요하며, 총 전력 소비량은 150MW에서 500MW에 달할 것으로 예상되어, 높은 효율성이 이 프로젝트의 주요 목표였다.^[7]

오크리지 국립연구소는 HPE 크레이(HPE Cray) 및 AMD와 협력하여 6억 달러(6억달러)의 비용으로 이 시스템을 구축했다. 2021년에 배치를 시작하여^[14] 2022년에 완전한 기능을 갖추었다.^[15] 2022년 5월에 1.1 엑사플롭 Rmax를 기록하여 2022년 6월판 TOP500 목록에서 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터가 되었으며, 후가쿠를 대체했다.^[1]^[16]

출시 당시 이 슈퍼컴퓨터는 62.68 기가플롭/와트의 효율성으로 Green500 목록에서 가장 효율적인 슈퍼컴퓨터의 자리에 올랐다. 오크리지 국립연구소 소장 토마스 자카리아는 "프론티어는 세계 최대의 과학적 난제를 해결하기 위해 엑사스케일 컴퓨팅의 새로운 시대를 열고 있습니다."라고 선언했다. 그는 "이정표는 과학적 발견을 위한 도구로서 프론티어의 타의 추종을 불허하는 성능의 미리 보기에 불과합니다. 이는 국립 연구소, 학계 및 민간 산업 간의 10년 이상 협력의 결과이며, 여기에는 엑사스케일에서 영향력을 보장하는 데 필요한 애플리케이션, 소프트웨어 기술, 하드웨어 및 통합을 배포하는 DOE의 엑사스케일 컴퓨팅 프로젝트도 포함됩니다."라고 덧붙였다.^[13]

참조

_[1] 웹사이트 TOP500 November 2024 https://top500.org/l[...] 2024-11-23
_[2] 웹사이트 Powering the Road to National HPC Leadership https://www.youtube.[...] OpenPOWER Summit 2018 2018-03-19
_[3] 웹사이트 Frontier: OLCF'S Exascale Future – Oak Ridge Leadership Computing Facility https://www.olcf.orn[...] 2018-02-13
_[4] 웹사이트 DOE Under Secretary for Science Dabbar's Exascale Update https://insidehpc.co[...] 2020-10-09
_[5] 뉴스 U.S. Retakes Top Spot in Supercomputer Race https://www.nytimes.[...] 2022-05-30
_[6] 웹사이트 Nvidia Steals AMD's Supercomputer Efficiency World Record https://www.tomshard[...] 2022-11-15
_[7] 웹사이트 The Beating Heart of the World's First Exascale Supercomputer https://spectrum.iee[...] 2022-06-24
_[8] 웹사이트 Crusher Quick-Start Guide — OLCF User Documentation https://docs.olcf.or[...]
_[9] 웹사이트 FRONTIER Spec Sheet https://www.hpe.com/[...]
_[10] 웹사이트 World's fastest supercomputers are helping to sharpen climate forecasts and design new materials https://www.science.[...] 2023-11-17
_[11] 웹사이트 Frontier User Guide https://docs.olcf.or[...]
_[12] 웹사이트 AMD Preparing More Linux Code For The Frontier Supercomputer https://www.phoronix[...]
_[13] 웹사이트 Frontier supercomputer debuts as world's fastest, breaking exascale barrier https://www.ornl.gov[...] Oak Ridge National Laboratory 2022-05-30
_[14] 뉴스 US Closes in on Exascale: Frontier Installation Is Underway https://www.hpcwire.[...] 2021-09-29
_[15] 뉴스 First Look At Oak Ridge's "Frontier" Exascaler, Contrasted To Argonne's "Aurora" https://www.nextplat[...] 2021-10-04
_[16] 웹사이트 US Takes Supercomputer Top Spot with First True Exascale Machine https://www.pcmag.co[...]
_[17] 웹사이트 Frontier https://www.olcf.orn[...] 2022-03-07
_[18] 웹사이트 米エネルギー省、世界最速の新スパコンにAMD製CPU/GPUを採用 https://pc.watch.imp[...] 2019-05-08
_[19] 웹사이트 Powering the Road to National HPC Leadership https://www.youtube.[...] OpenPOWER Summit 2018 2018-03-19
_[20] 웹사이트 Frontier: OLCF’S Exascale Future – Oak Ridge Leadership Computing Facility https://www.olcf.orn[...] 2018-02-13
_[21] 웹사이트 DOE Under Secretary for Science Dabbar’s Exascale Update https://insidehpc.co[...]
_[22] 웹사이트 Frontier supercomputer debuts as world’s fastest, breaking exascale barrier {{!}} ORNL https://www.ornl.gov[...] 2022-05-30
_[23] 웹사이트 FRONTIER Spec Sheet https://www.olcf.orn[...] 2019-11-08
_[24] 웹사이트 Cray, AMD to build 1.5 exaflops supercomputer for US government https://arstechnica.[...] 2019-05-08
_[25] 웹사이트 El Capitan Supercomputer Detailed: AMD CPUs & GPUs To Drive 2 Exaflops of Compute https://www.anandtec[...]
_[26] 웹사이트 世界最高速スパコンFrontierがAMD製CPU/GPUを採用スーパーコンピューターの系譜 (1/6) https://ascii.jp/ele[...] 2021-03-08
_[27] 웹사이트 AMD Preparing More Linux Code For The Frontier Supercomputer - Phoronix https://www.phoronix[...]
_[28] 웹사이트 富岳、スパコン世界ランキングTOP500で、ついに首位陥落～「HPCG」と「Graph500」は5期連続で1位を堅持 https://pc.watch.imp[...] 2022-05-30
_[29] 웹인용 Powering the Road to National HPC Leadership https://www.youtube.[...] OpenPOWER Summit 2018 2018-03-19
_[30] 웹인용 Frontier: OLCF'S Exascale Future – Oak Ridge Leadership Computing Facility https://www.olcf.orn[...] 2018-02-13
_[31] 웹인용 DOE Under Secretary for Science Dabbar's Exascale Update https://insidehpc.co[...] 2020-10-09
_[32] 뉴스 U.S. Retakes Top Spot in Supercomputer Race https://www.nytimes.[...] 2022-05-30
_[33] 뉴스 AMD-Powered Frontier Supercomputer Tops Top500 At 1.1 Exaflops, Tops Green500 Too https://www.phoronix[...] 2022-05-30
_[34] 웹인용 Nvidia Steals AMD's Supercomputer Efficiency World Record https://www.tomshard[...] 2022-11-15