엑사스케일 컴퓨팅

Exascale computing

Exascale 컴퓨팅은 초당 최소18 10개의 부동소수점 운영(1 exaFLOPS)을 계산할 수 있는 컴퓨팅 시스템을 말한다. 이 용어는 일반적으로 슈퍼컴퓨터 시스템의 성능을 말하며, 2021년 1월 현재 이 목표에 도달한 기계는 없지만, 이 이정표에 도달하도록 설계된 시스템이 있다. 2020년 4월, 분산 컴퓨팅 네트워크 폴딩@home은 하나의 exaFLOPS의 컴퓨팅 성능을 달성했다.[1][2][3][4]

엑사스케일 컴퓨팅은 컴퓨터 공학에서 중요한 업적이 될 것이다. 주로 그것은 날씨 예보, 기후 모델링 및 개인화된 의학과 같은 개선된 과학적 응용과 더 나은 예측을 가능하게 할 것이다.[5] 엑사스케일은 또한 인간 두뇌 프로젝트의 목표물인 신경 수준에서 인간 두뇌의 추정 처리 능력에 도달한다.[6] TOP500 목록에서와 같이, 최초의 엑사스케일 컴퓨터 개발 국가가 되기 위한 경쟁도 있다.[7][8][9][10]

정의

추가 정보: FLOPS 및 TOP500

초당 부동 소수점 운영(FLOPS)은 컴퓨터 성능의 척도다. FLOPS는 서로 다른 정밀도 측도로 기록할 수 있지만 TOP500 슈퍼컴퓨터 목록에 사용되는 표준 측정치는 LINPACK 벤치마크를 사용하여 초당 64비트(이중 정밀 부동 소수점 형식) 작동 순위를 매긴다.[11]

기술적 도전

응용프로그램이 엑사스케일 컴퓨팅 시스템의 기능을 완전히 이용할 수 있도록 하는 것은 간단하지 않다는 것이 인정되었다.[12] 엑사스케일 플랫폼을 통해 데이터 집약적인 애플리케이션을 개발하려면 새롭고 효과적인 프로그래밍 패러다임과 런타임 시스템의 가용성이 요구된다.[13] 이 장벽을 처음으로 깬 폴딩@home 프로젝트는 클라이언트-서버 모델 네트워크 아키텍처를 사용하여 수십만 명의 고객에게 작업물을 보내는 서버 네트워크에 의존했다.[14][15]

역사

페타스케일(10FLOPS15) 최초의 컴퓨터가 2008년에 가동되기 시작했다.[16] 2009년 슈퍼컴퓨팅 컨퍼런스에서 컴퓨터월드는 2018년까지 대규모 구현을 계획했다.[17] 2014년 6월, 상위 500대 슈퍼컴퓨터 리스트의 정체로 관측자들은 2020년까지 엑사스케일 시스템의 가능성에 의문을 품게 되었다.[18]

2018년까지 엑사스케일 컴퓨팅이 달성되지는 않았지만, 같은 해 Summit OLCF-4 슈퍼컴퓨터는 게놈 정보를 분석하는 동안 대체 메트릭(즉, FLOPS가 아님)을 사용하여 초당 1.8×1018 계산을 수행했다.[19] 이를 수행한 팀이 2018 ACM/IEEE 슈퍼컴퓨터 콘퍼런스에서 고든 벨상을 수상했다.[citation needed]

exaFLOPS 장벽은 분산된 폴딩@home 프로젝트에 의해 2020년 3월에 처음으로 깨졌다.[20][15]

2020년[21] 6월 일본의 슈퍼컴퓨터 푸가쿠는 HPL-AI 벤치마크에서 1.42 exaFLOPS를 달성했다.

개발

미국

2008년에, 미국 에너지부, 과학부, 원자력보안청 내의 두 개의 미국 정부 기관이 엑사스케일 슈퍼컴퓨터 개발을 위한 첨단 아키텍처 연구소에 자금을 제공했다; 샌디아 국립 연구소와 오크 리지 국립 연구소 w.ere ere ere ere ere exascale 설계에 대한 협업.[22] 이 기술은 기초연구, 공학, 지구과학, 생물학, 재료과학, 에너지문제, 국가안보 등 다양한 연산집약적 연구분야에 적용될 것으로 기대됐다.[23]

인텔은 2018년까지 엑사스케일 기술 개발 약속을 이행하기 위해 2012년 1월 QLogic에서 인피니밴드 제품군을 1억2500만 달러에 매입했다.[24]

2012년까지 미국은 엑사스케일 컴퓨팅 개발에 1억2600만 달러를 할당했다.[25]

2013년 2월 인텔리전스 어드밴스드 리서치 프로젝트 활동은 초전도 논리를 바탕으로 엑사스케일 속도로 작동하는 신세대 초전도 슈퍼컴퓨터를 구상하는 극저온 컴퓨터 복잡성(C3) 프로그램을 시작했다.[26] 2014년 12월, C3 프로그램 기술 개발을 위한 IBM, Raytheon BBN Technologies 및 Northrop Grumman과의 다년 계약을 발표했다.[27]

2015년 7월 29일, 버락 오바마는 엑사스케일 시스템의 신속한 개발과 반도체 후 컴퓨팅에 대한 연구 자금 지원을 요구하는 국가 전략 컴퓨팅 이니셔티브를 만드는 행정명령에 서명했다.[28] Exascale Computing Project (ECP)는 2021년까지 Exascale 컴퓨터를 구축하기를 희망한다.[29]

2019년 3월 18일 미국 에너지부와 인텔은 첫 번째 exaFLOPS 슈퍼컴퓨터가 2022년 말 아르곤네 국립 연구소에서 가동될 것이라고 발표했다. 오로라라는 이름의 이 컴퓨터는 인텔과 크레이(현 휴렛팩커드 엔터프라이즈)에 의해 아르곤에 전달될 예정이며, 인텔 Xe GPGPU를 미래의 Xeon 확장 가능한 CPU와 함께 사용할 것으로 예상되며, 6억 달러의 비용이 들 것으로 예상된다.[30][31]

미국 에너지부는 2019년 5월 7일 오크리지 국립연구소에서 크레이(현 휴렛팩커드 엔터프라이즈)와 프론티어 슈퍼컴퓨터 구축 계약을 발표했다. 프론티어는 2021년에 운영될 것으로 예상되며 1.5 exaFLOPS 이상의 성능을 가진 세계 최고의 컴퓨터가 되어야 한다.[32]

미국 에너지부는 2020년 3월 4일, 로렌스 리버모어 국립 연구소(LLNL)에 설치될 6억 달러를 들여 엘 카피탄 슈퍼 컴퓨터를 만드는 계약을 휴렛 패커드 엔터프라이즈 및 AMD와 발표했다. 주로 핵무기 모델링에 사용될 것으로 예상된다(전부는 아니지만). 엘 카피탄은 2019년 8월 DOE와 LLNL이 크레용으로부터 샤스타 슈퍼컴퓨터 구입 사실을 공개하면서 처음 발표됐다. 엘 카피탄은 2023년 초 가동되며 엑사플로스 2대 성능을 낼 예정이다. EPYC Zen 4 CPU당 4개의 라데온 본능 GPU를 탑재한 AMD CPU와 GPU를 활용해 인공지능 작업에 속도를 낸다. El Capitan은 약 40 MW의 전력을 소비해야 한다.[33][34]

2021년 11월 현재 미국은 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터 5대 중 3대를 보유하고 있다.[35]

일본.

일본에서는 2013년에 RIKEN 계산과학연구소가 30메가와트 미만을 소비하는 것을 목표로 하는 2020년 엑사스케일 시스템을 계획하기 시작했다.[36] 2014년 후지쯔는 RIKEN으로부터 K 컴퓨터의 뒤를 이을 차세대 슈퍼컴퓨터 개발 계약을 받았다. 후임은 푸가쿠(Pugaku)라고 불리며, 최소 1개의 엑사플로스(exaFLOPS)의 성능을 갖추고, 2021년에는 완전 가동하는 것을 목표로 하고 있다. 2015년 후지쯔는 국제 슈퍼컴퓨팅 콘퍼런스에서 이 슈퍼컴퓨터는 ARMV8 아키텍처를 구현하는 프로세서를 ARM Limited와 공동 설계하고 있다고 발표했다.[37] 2020년[38] 6월 부분적으로 가동돼 HPL-AI 벤치마크에서 1.42 exaFLOPS(fp64정밀 fp16)를 달성해 사상 최초로 1 exaOPS를 달성했다.[39] 일본 최고봉 후지산의 이름을 딴 푸가쿠는 2020년 11월 17일 발표된 500대 슈퍼컴퓨터 계산속도 랭킹에서 1위를 유지, 초당 442조원의 계산 속도(0.442 exaFLOPS)에 도달했다.[40]

중국

중국은 2020년 6월 현재 세계에서[41] 가장 빠른 슈퍼컴퓨터 5대(가장 빠른 컴퓨터는 일본 후가쿠) 중 2대를 보유하고 있다. 중국 최초의 엑사스케일 슈퍼컴퓨터가 2020년 중반 이후 서비스에 들어간다고 국방과학대학(NUDT) 전산학교장이 밝혔다. 차세대 고성능 컴퓨터 국가계획에 따르면 중국은 제13차 5개년계획 기간(2016~2020년)에 엑사스케일 컴퓨터를 개발한다. 톈진 빈하이신구역, NUDT, 톈진 국가슈퍼컴퓨터센터 등의 정부가 사업을 추진하고 있다. 톈허-1과 톈허-2에 이어 엑사스케일 후계자가 톈허-3으로 지명될 예정이다.[42]

유럽 연합

유럽의 슈퍼컴퓨팅을 참조하십시오.

2011년 EU에서는 엑사스케일 컴퓨팅을 위한 기술과 소프트웨어 개발을 목표로 하는 여러 프로젝트가 시작되었다. CRESTA 프로젝트(Exascale Systemware, Tools 및 Applications에 대한 협업 연구),[43] DEEP 프로젝트(Dynamical ExaScale Entry Platform),[44] Mont-Blanc 프로젝트.[45] 엑사스케일 전환에 기반한 유럽의 주요 프로젝트는 MaX(Exascale의 재료) 프로젝트다.[46] 에너지 지향적 우수성 센터(EoCoE)는 탄소 없는 에너지 연구 및 응용을 지원하기 위해 엑사스케일 기술을 활용한다.[47]

2015년 맨체스터 대학교와 체셔에 있는 STFC 드레스베리 연구소의 주요 연구 프로젝트인 확장 가능하고 에너지 효율적이며 탄력적이며 투명한 소프트웨어 적응(SERT) 프로젝트가 영국 공학 및 물리 과학 연구 위원회로부터 100만 파운드를 받았다. SERT 프로젝트는 2015년 3월에 시작될 예정이었다. 미래 II 소프트웨어 프로그램에 따라 EPSRC가 자금을 지원하며, 이 프로젝트는 수치분석 그룹(NAG), 클러스터 비전, 과학기술 시설 위원회(STFC)와 협력한다.[48]

2018년 9월 28일 유럽 고성능 컴퓨팅 공동 사업(EuroHPC JU)이 EU에 의해 정식으로 설립되었다. EuroHPC JU는 2022/2023년까지 엑사스케일 슈퍼컴퓨터를 구축하는 것을 목표로 한다. EuroHPC JU는 약 10억 유로의 예산으로 공공 회원들에 의해 공동 자금 지원을 받을 것이다. EU의 재정 기여도는 4억8600만 유로다.[49][50]

타이완

2017년 6월, 대만 국립 고성능 컴퓨팅 센터는 현재 가장 빠르고 가장 많은 전력을 생산하고 있는 일본 후지쓰 법인으로부터 완전한 기술 이전 기반의 새로운 중간 슈퍼컴퓨터 건설 자금을 지원함으로써 최초의 대만 엑사스케일 슈퍼컴퓨터 설계 및 구축에 착수했다.일본에 있는 A.[51][52][53][54][55]I. 기반의 슈퍼컴퓨터 또한 대만에서는 최근 대만 전체에서 가장 크고 가장 빠른 슈퍼컴퓨터를 설계 및 구축한 대만 폭스콘 사와 같은 엑사스케일 슈퍼컴퓨팅 기술의 빠른 발전에 중점을 두고 수많은 독립적인 대만인들의 노력이 이루어졌다. 이 새로운 폭스콘 슈퍼컴퓨터는 대만 엑사스케일 슈퍼컴퓨터의 디자인과 구축을 향한 연구개발의 디딤돌 역할을 하기 위해 고안되었다.[56][57][58][59]

인도

2012년 인도 정부는 제12차 5개년 계획 기간(2012~2017년)에 25억 달러를 슈퍼컴퓨팅 연구에 투입할 것을 제안했다. 이 프로젝트는 방갈로르 인도과학연구소(IISc)가 담당할 예정이었다.[60] 게다가, 인도는 엑사플로프 범위에서 처리 능력을 갖춘 슈퍼 컴퓨터를 개발할 계획이라는 것이 나중에 밝혀졌다.[61] 승인 후 5년 이내에 C-DAC에 의해 개발될 것이다.[62] 이 슈퍼컴퓨터는 인도에서 C-DAC에 의해 빈곤하게 개발된 마이크로프로세서를 사용할 것이다.[63]

참고 항목

참조

  1. ^ "Folding@Home Active CPUs & GPUs by OS". www.foldingathome.org. Retrieved 8 April 2020.
  2. ^ Folding@home (25 March 2020). "Thanks to our AMAZING community, we've crossed the exaFLOP barrier! That's over a 1,000,000,000,000,000,000 operations per second, making us ~10x faster than the IBM Summit!pic.twitter.com/mPMnb4xdH3". @foldingathome. Retrieved 4 April 2020.
  3. ^ "Folding@Home Crushes Exascale Barrier, Now Faster Than Dozens of Supercomputers - ExtremeTech". www.extremetech.com. Retrieved 4 April 2020.
  4. ^ "Folding@Home exceeds 1.5 ExaFLOPS in the battle against Covid-19". TechSpot. Retrieved 4 April 2020.
  5. ^ Gagliardi, Fabrizio; Moreto, Miquel; Olivieri, Mauro; Valero, Mateo (1 May 2019). "The international race towards Exascale in Europe". CCF Transactions on High Performance Computing. 1 (1): 3–13. doi:10.1007/s42514-019-00002-y. ISSN 2524-4930.
  6. ^ "Brain performance in FLOPS – AI Impacts". aiimpacts.org. 26 July 2015. Retrieved 27 December 2017.
  7. ^ Moss, Sebastian (15 March 2019). "The race to exascale: A story of superpowers and supercomputers". www.datacenterdynamics.com. Retrieved 6 July 2020.
  8. ^ Waters, Richard (5 March 2020). "Opinion: How the US and China are calculating on supercomputer dominance". www.ft.com. Retrieved 6 July 2020.
  9. ^ Anderson, Mark (7 January 2020). "Full Page Reload". IEEE Spectrum: Technology, Engineering, and Science News. Retrieved 6 July 2020.
  10. ^ Nuttall, Chris (9 July 2013). "Supercomputers: Battle of the speed machines". www.ft.com. Retrieved 6 July 2020.
  11. ^ "FREQUENTLY ASKED QUESTIONS". www.top500.org. Retrieved 23 June 2020.
  12. ^ Abraham, Erika; Bekas, Costas; Brandic, Ivona; Genaim, Samir; Broch Johnsen, Einar; Kondov, Ivan; Pllana, Sabri; Streit, Achim (24 March 2015), Preparing HPC Applications for Exascale: Challenges and Recommendations, arXiv:1503.06974, Bibcode:2015arXiv150306974A
  13. ^ Da Costa, Georges; et, al. (2015), "Exascale Machines Require New Programming Paradigms and Runtimes", Supercomputing Frontiers and Innovations, 2 (2): 6–27, doi:10.14529/jsfi150201
  14. ^ "About – Folding@home". Retrieved 26 March 2020.
  15. ^ a b Alcorn, Paull (26 March 2020). "Folding@Home Network Breaks the ExaFLOP Barrier In Fight Against Coronavirus". Tom's Hardware. Retrieved 26 March 2020.
  16. ^ National Research Council (U.S.) (2008). The potential impact of high-end capability computing on four illustrative fields of science and engineering. The National Academies. p. 11. ISBN 978-0-309-12485-0.
  17. ^ "Scientists, IT community await exascale computers". Computerworld. 7 December 2009. Retrieved 18 December 2009.
  18. ^ Anthony, Sebastian (24 June 2014). "Supercomputer stagnation: New list of the world's fastest computers casts shadow over exascale by 2020". Extremetech.com.
  19. ^ Hines, Jonathan (8 June 2018). "Genomics Code Exceeds Exaops on Summit Supercomputer". Oak Ridge Leadership Computing Facility.
  20. ^ Folding@home (25 March 2020). "Thanks to our AMAZING community, we've crossed the exaFLOP barrier! That's over a 1,000,000,000,000,000,000 operations per second, making us ~10x faster than the IBM Summit!pic.twitter.com/mPMnb4xdH3". @foldingathome. Retrieved 26 March 2020.
  21. ^ "RIKEN selects contractor for basic design of post-K supercomputer", www.aics.riken.jp, 1 October 2014, archived from the original on 13 January 2017, retrieved 22 June 2016
  22. ^ Johnson, R. Colin (4 May 2008), "U.S. launches exaflop supercomputer initiative", www.eetimes.com
  23. ^ "Science Prospects and Benefits with Exascale Computing" (PDF). Oak Ridge National Laboratory. Archived from the original (PDF) on 4 May 2012. Retrieved 18 December 2009.
  24. ^ "Intel Snaps Up InfiniBand Technology, Product Line from QLogic". 23 January 2012.
  25. ^ "Obama Budget Includes $126 Million for Exascale Computing". Archived from the original on 24 February 2011.
  26. ^ "Proposers' Day Announcement for the IARPA Cryogenic Computing Complexity (C3) Program - IARPA-BAA-13-05(pd) (Archived)". Federal Business Opportunities. 11 February 2013. Retrieved 11 October 2015.
  27. ^ "US intel agency aims to develop superconducting computer". Reuters. 3 December 2014. Retrieved 3 December 2014.
  28. ^ "Executive Order Creating a National Strategic Computing Initiative". whitehouse.gov. 29 July 2015. Retrieved 11 October 2015 – via National Archives.
  29. ^ "U.S. Bumps Exascale Timeline, Focuses on Novel Architectures for 2021". The Next Platform. 8 December 2016. Retrieved 13 December 2016.
  30. ^ "U.S. Department of Energy and Intel to deliver first exascale supercomputer". Argonne National Laboratory. 18 March 2019. Retrieved 27 March 2019.
  31. ^ Hemsoth, Nicole (23 September 2021). "A Status Check on Global Exascale Ambitions". The Next Platform. Retrieved 15 October 2021.
  32. ^ "U.S. Department of Energy and Cray to Deliver Record-Setting Frontier Supercomputer at ORNL". Oak Ridge National Laboratory. 8 May 2019. Retrieved 8 May 2019.
  33. ^ "HPE, AMD win deal for U.S. supercomputer to model nuclear weapons". Reuters. 5 March 2020 – via www.reuters.com.
  34. ^ Smith, Ryan. "El Capitan Supercomputer Detailed: AMD CPUs & GPUs To Drive 2 Exaflops of Compute". www.anandtech.com.
  35. ^ "November 2020". TOP500. Retrieved 14 March 2021.
  36. ^ Thibodeau, Patrick (22 November 2013). "Why the U.S. may lose the race to exascale". Computerworld.
  37. ^ "Fujitsu picks 64-bit ARM for Japan's monster 1,000-PFLOPS super", www.theregister.co.uk, 20 June 2016
  38. ^ "RIKEN selects contractor for basic design of post-K supercomputer", www.aics.riken.jp, 1 October 2014, archived from the original on 13 January 2017, retrieved 22 June 2016
  39. ^ "Results — HPL-AI 0.0.2 documentation". icl.bitbucket.io. Retrieved 26 February 2021.
  40. ^ No contest: Japan's Fugaku again fastest supercomputer
  41. ^ "TOP500 List - June 2020". TOP500. Retrieved 3 July 2020.
  42. ^ "China's Exascale Supercomputer Operational by 2020---Chinese Academy of Sciences". english.cas.cn.
  43. ^ "Europe Gears Up for the Exascale Software Challenge with the 8.3M Euro CRESTA project". Project consortium. 14 November 2011. Retrieved 10 December 2011.
  44. ^ "Booster for Next-Generation Supercomputers Kick-off for the European exascale project DEEP". FZ Jülich. 15 November 2011. Retrieved 10 December 2011.
  45. ^ "Mont-Blanc project sets Exascale aims". Project consortium. 31 October 2011. Archived from the original on 5 December 2011. Retrieved 10 December 2011.
  46. ^ "MaX website". project consortium. 25 November 2016. Retrieved 25 November 2016.
  47. ^ "EoCoE website". Project consortium. 29 April 2020. Retrieved 29 April 2020.
  48. ^ "Developing Simulation Software to Combat Humanity's Biggest Issues". Scientific Computuing. 25 February 2015. Archived from the original on 14 April 2015. Retrieved 8 April 2015.
  49. ^ "EuroHPC - Europe's journey to exascale HPC". Retrieved 9 February 2019.
  50. ^ "The European High-Performance Computing Joint Undertaking - EuroHPC". 11 January 2018. Retrieved 9 February 2019.
  51. ^ "Fujitsu to build world-class AI supercomputer".
  52. ^ "Fujitsu to Build Japan's Fastest Supercomputer TOP500 Supercomputer Sites".
  53. ^ "Fujitsu to Build 3-PFLOPS Supercomputer for Taiwan NCHC".
  54. ^ "Asetek Receives Order from Fujitsu to Cool Japan's Fastest AI Supercomputer System - Asetek".
  55. ^ "Fujitsu Receives Order for Japan's Fastest Supercomputer System for AI Applications - Fujitsu Global".
  56. ^ "Foxconn Builds Taiwan's Largest Supercomputer TOP500 Supercomputer Sites".
  57. ^ "Taiwan-based firm reveals supercomputer".
  58. ^ "Hon Hai unveils Taiwan's fastest superc". 28 December 2017.
  59. ^ "Hon Hai unveils supercomputer system Tech FOCUS TAIWAN - CNA ENGLISH NEWS".
  60. ^ "India Aims to Double R&D Spending for Science". HPC Wire. 4 January 2012. Retrieved 29 January 2012.
  61. ^ "C-DAC and Supercomputers in India". Archived from the original on 3 March 2016. Retrieved 6 January 2016.
  62. ^ "India plans 61 times faster supercomputer by 2017". The Times of India. 27 September 2012. Archived from the original on 28 January 2013. Retrieved 9 October 2012.
  63. ^ https://theprint.in/science/india-to-build-11-new-supercomputers-with-indigenous-processors-developed-by-c-dac/339196/

원천

외부 링크