로드러너 (슈퍼컴퓨터)
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1. 개요
로드러너는 2008년 가동된 슈퍼컴퓨터로, 2002년부터 개발되었다. AMD 옵테론과 IBM PowerXCell 8i 프로세서를 결합한 하이브리드 아키텍처를 사용하며, 1페타플롭스 이상의 성능을 목표로 개발되었다. 1단계는 옵테론 기반 클러스터, 2단계는 Cell 프로세서를 사용한 하이브리드 시스템 구축, 3단계는 옵테론과 PowerXCell 프로세서를 추가하여 1페타플롭스 이상 성능 달성을 목표로 진행되었다. 2008년 6월, 1.026PFLOPS의 성능을 기록하며 Top500 리스트에 등재되었으며, 2013년 3월 31일에 가동이 중단되었다.
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| 로드러너 (슈퍼컴퓨터) | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
![]() | |
| 운영 시작 | 2008년 |
| 최종 완료 | 2009년 |
| 운영 기관 | 국가 핵 안보국 |
| 후원 기관 | IBM |
| 위치 | 로스앨러모스 국립 연구소 |
| 아키텍처 | 12,960개의 IBM PowerXCell 8i CPU, 6,480개의 AMD Opteron 듀얼 코어 프로세서, InfiniBand |
| 메모리 | 103.6 TiB |
| 저장 용량 | 1,000,000 TiB |
| 속도 | 1.042 페타플롭스 |
| 운영 체제 | Red Hat Enterprise Linux |
| 전력 소비 | 2.35 메가와트 |
| 면적 | 296개의 랙, |
| 비용 | 미화 1억 달러 |
| 목적 | 미국 핵무기 감쇠 모델링 |
| 유산 | 최초의 TOP500 Linpack 지속 1.0 페타플롭스, 2008년 5월 25일 |
| 웹사이트 | http://www.lanl.gov/roadrunner/ |
| 성능 순위 | |
| TOP500 순위 | 10위 (2011년 6월) |
2. 역사
로드러너는 2002년부터 개발되어 여러 단계를 거쳐 성능이 향상되었다.[23] 로드러너의 전신은 로스 알라모스에서 개발된 다크 호스(Dark Horse)라는 머신이었다.[14] 다크 호스는 ARM을 기반으로 시작하여 Cell 프로세서로 이전된 초기 하이브리드 아키텍처 시스템 중 하나였다. 이는 완전히 3D 설계였으며, 3D 메모리, 네트워킹, 프로세서 및 여러 다른 기술을 통합했다.
로드러너의 개발은 다음과 같이 세 단계로 진행되었다.
| 단계 | 내용 | 가동 시작 |
|---|---|---|
| 1단계 | 표준 옵테론 기반 클러스터 구축. 향후 하이브리드 버전의 추가 구축 및 프로그래밍 가능성 평가. | 2006년 (로스앨러모스 국립 연구소에서 71테라플롭스 도달) |
| 2단계 (AAIS) | 구형 Cell 프로세서를 사용한 소규모 하이브리드 버전 구축. 하이브리드 아키텍처용 프로토타입 애플리케이션 구축에 사용. | 2007년 1월 |
| 3단계 | 1페타플롭스 이상의 지속적인 성능 달성을 목표. 옵테론 노드와 새로운 PowerXCell 프로세서(2단계 Cell 프로세서보다 5배 더 강력) 추가. | 2008년 5월 25일 (1페타플롭스 장벽 돌파), 2008년 여름 (뉴멕시코 영구 위치) |
로드러너는 IBM이 제작한 슈퍼컴퓨터로, PowerXCell 8i[8]와 AMD 옵테론 듀얼 코어 프로세서를 블레이드 서버에 장착하고 인피니밴드로 연결한 하이브리드 방식을 사용했다. 이는 1964년 CDC의 CDC 6600에서 시모어 크레이가 도입하고 1969년 CDC 7600에서 더욱 발전된 슈퍼컴퓨터 설계의 하이브리드 접근 방식을 계승한 것이다.[12]
3단계 시스템은 IBM의 푸킵시, 뉴욕 시설에서 완전한 규모로 구축되었으며,[15] 2008년 5월 25일 네 번째 시도에서 1페타플롭스 장벽을 돌파했다. 완성된 시스템은 2008년 여름 뉴멕시코에 있는 영구적인 위치로 옮겨졌다.[15]
미국 에너지부는 비축된 핵무기를 안전하고 확실하게 유지하는 핵무기 보전 관리 계획을 추진하기 위해 핵무기의 안전성·신뢰성 평가 시뮬레이션을 목적으로 로드러너 건설에 착수했다. 그 외에도 천문학, 유전자, 기후 변화의 해석 등도 이용 목적으로 했다.
로드러너는 1.33억달러 (2009년 말 엔화-달러 외환 환율로 118억 엔 정도)로 피크 성능 1.7 PFLOPS를 목표로 설계되었으며, IBM에 의해 구축되었다. 2008년 6월 TOP500 랭킹에서 2위인 Blue Gene/L(478.2TFLOPS)를 크게 따돌리고 1.026PFLOPS를 기록하여 최초로 1PFLOPS를 넘는 성능을 실현했다. 그 후 2009년 6월까지 TOP500 랭킹에서 1위를 차지했지만, 2009년 11월 랭킹에서 재규어에 밀려 2위가 되었다.[20]
로드러너는 프로세서로 1.8GHz 듀얼 코어 옵테론 6,912개와 부동 소수점 연산을 강화한 Cell/B.E. 아키텍처의 프로세서 PowerXCell 8i 12,960개를 탑재했다. TOP500에서 사용하는 LINPACK을 동작시킬 수 있는 컴퓨터로서는 세계 최초로 1PFLOPS에 도달한 컴퓨터가 되었다.[21][22]
3. 구성
운영체제로는 레드햇 엔터프라이즈 리눅스와 페도라[9]를 사용했으며, xCAT 분산 컴퓨팅 소프트웨어로 관리되었다. 또한 오픈 MPI 메시지 전달 인터페이스 구현을 사용했다.[10]
로드러너는 약 296개의 서버 랙[12]을 차지하며 560m2의 면적을 차지했다.[11]
하이브리드 설계는 표준 AMD64 명령 집합 아키텍처를 사용하는 AMD의 듀얼 코어 옵테론 서버 프로세서와, 각 옵테론 코어에 부착된 IBM의 PowerXCell 8i 프로세서로 구성되었다. 각 노드가 옵테론 코어에 연결된 Cell로 구성되고 옵테론이 서로 연결되어 있기 때문에 Cell 가속기가 있는 옵테론 클러스터로 간주되었다.[13]
로드러너는 1억 3300만 미국 달러 (2009년 말 엔화-달러 외환 환율로 118억 엔 정도)로 피크 성능 1.7 PFLOPS를 목표로 설계되었다.
3. 1. 프로세서
로드러너는 두 종류의 프로세서를 사용했다. 첫 번째는 1.8GHz로 작동하는 '''AMD 옵테론 2210'''이다.[13] 옵테론은 셀에 유용한 데이터를 공급하는 계산 노드와 계산 노드 간에 데이터를 전달하고 시스템 운영자를 지원하는 시스템 운영 및 통신 노드 모두에 사용되었다. 로드러너는 총 6,912개의 옵테론 프로세서를 보유하고 있으며, 이 중 6,480개는 계산에 사용되고 432개는 운영에 사용되었다. 옵테론은 하이퍼트랜스포트 링크로 연결되었다. 각 옵테론은 2개의 코어를 가지고 있어 총 13,824개의 코어를 갖는다.[13]
두 번째 프로세서는 3.2GHz로 작동하는 '''IBM PowerXCell 8i'''이다.[13] 이 프로세서는 1개의 범용 코어(PPE)와 부동 소수점 연산을 위한 8개의 특수 성능 코어(SPE)를 가지고 있다. 로드러너는 총 12,960개의 PowerXCell 프로세서를 보유하고 있으며, 12,960개의 PPE 코어와 103,680개의 SPE 코어를 가지고 있어 총 116,640개의 코어를 갖는다.[13]
3. 2. TriBlade

논리적으로 '''TriBlade'''는 16 GB RAM을 갖춘 2개의 듀얼 코어 옵테론과 16 GB Cell RAM을 갖춘 4개의 PowerXCell 8i CPU로 구성된다.[16]
물리적으로 TriBlade는 하나의 LS21 옵테론 블레이드, 확장 블레이드 및 두 개의 QS22 Cell 블레이드로 구성된다. LS21은 1.8 GHz 듀얼 코어 옵테론 2개(블레이드 전체에 16 GB 메모리, 각 CPU에 8GB 제공)로 구성된다. 각 QS22는 3.2 GHz로 작동하는 두 개의 PowerXCell 8i CPU와 8 GB 메모리(각 CPU에 4 GB 제공)를 갖추고 있다. 확장 블레이드는 4개의 PCIe x8 링크를 통해 두 개의 QS22를 LS21에 연결하며(각 QS22에 2개의 링크 제공), InfiniBand 4x DDR 어댑터를 통해 외부 연결을 제공한다. 이를 통해 단일 TriBlade에 총 4개의 슬롯 폭이 생긴다. 세 개의 TriBlade는 하나의 BladeCenter H 섀시에 들어간다. 확장 블레이드는 HyperTransport를 통해 옵테론 블레이드에 연결된다.
3. 3. 연결 유닛 (CU, Connected Unit)
60개의 트라이블레이드로 구성된 블레이드센터 H이며, 이는 180개의 트라이블레이드에 해당한다. 모든 트라이블레이드는 288포트 볼테어 ISR2012 인피니밴드 스위치에 연결되어 있다. 각 CU는 또한 12개의 System x3755 서버를 통해 파나사스(Panasas) 파일 시스템에 접근할 수 있다.[16]
CU 시스템 정보:[16]
| 항목 | 내용 |
|---|---|
| 듀얼 코어 옵테론(Opteron) | 360개 |
| 옵테론용 RAM | 2.88 TiB |
| PowerXCell 8i 코어 | 720개 |
| PowerXCell 8i용 RAM | 2.88 TiB |
| System x3755 | 12개 (각 서버당 듀얼 10-GBit 이더넷) |
| 인피니밴드 4x DDR 링크 | 192개 (180개의 트라이블레이드와 12개의 I/O 노드)를 갖춘 288포트 볼테어 ISR2012 스위치 |
3. 4. 로드러너 클러스터
thumb최종 컴퓨터 클러스터는 18개의 연결된 유닛으로 구성되며, 이 유닛들은 8개의 추가적인 (2단계) 인피니밴드 ISR2012 스위치를 통해 연결된다. 각 CU는 각 2단계 스위치당 12개의 업링크를 통해 연결되며, 총 96개의 업링크 연결을 갖는다.[16]
전반적인 시스템 정보는 다음과 같다.[16]
| 항목 | 상세 내용 |
|---|---|
| 옵테론 프로세서 | 51.8TiB RAM을 갖춘 6,480개 (3,240개 LS21 블레이드) |
| 셀 프로세서 | 51.8TiB RAM을 갖춘 12,960개 (6,480개 QS22 블레이드) |
| I/O 노드 | 216개 System x3755 |
| 인피니밴드 스위치 | 26개 288포트 ISR2012 인피니밴드 4x DDR 스위치 |
| 랙 | 296개 |
| 전력 | 2.345MW[12] |
4. 운영 체제 및 소프트웨어
로드러너는 레드햇 엔터프라이즈 리눅스와 페도라[9]를 운영 체제로 사용했으며, xCAT 분산 컴퓨팅 소프트웨어로 관리되었다. 또한 오픈 MPI 메시지 전달 인터페이스 구현을 사용했다.[10]
5. 활용 분야
IBM은 미국 에너지부(DOE) 국립 핵안보청(NNSA)을 위해 로드러너를 제작했다.[6][7] 미국 에너지부는 핵무기 보전 관리 계획을 추진하기 위해 핵무기의 안전성·신뢰성 평가 시뮬레이션을 목적으로 로드러너 건설에 착수했다. 로드러너는 핵 물질 노후화 과정을 시뮬레이션하여 미국의 핵무기 비축량 안전성과 신뢰성을 예측하는 데 사용되었다.[12]
그 외에도 천문학, 유전자, 기후 변화 해석, 과학, 금융, 자동차 및 항공우주 산업 등에도 활용되었다.[12]
6. 해체
IBM 로드러너는 2013년 3월 31일에 가동이 중단되었다.[12] 이 슈퍼컴퓨터는 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터 중 하나였지만, 에너지 효율은 상대적으로 낮았다. 로드러너는 와트당 444 메가플롭스를 제공한 반면, 비슷한 성능의 슈퍼컴퓨터는 와트당 886 메가플롭스를 제공했다.[17] 슈퍼컴퓨터 해체 전에 연구원들은 미래의 슈퍼컴퓨터 설계에 도움이 될 메모리 및 데이터 라우팅 실험을 한 달 동안 수행하였다.[12]
IBM 로드러너가 해체된 후, 전자 부품은 파쇄될 예정이다.[18] 로스앨러모스 국립 연구소는 기밀 계산의 특수성을 이유로 슈퍼컴퓨터 해체의 대부분을 수행할 것이다. 일부 부품은 역사적 목적으로 보존될 것이다.[18]
참조
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