AMD EPYC 프로세서와 새로운 AMD 인스팅트 MI100 액셀러레이터, HPC 및 과학 연구를 위한 성능 재정의

AMD가 온라인으로 진행된 SC20  행사에서 ROCm 4.0 개방형 에코시스템를 지원하는 AMD 인스팅트 MI100 액셀러레이터(AMD Instinct™ MI100 accelerator)를 발표하며, 다시 한번 선도적인 고성능 컴퓨팅(HPC) 기술력을 선보였다.  

이와 더불어 AMD는 AMD EPYC 프로세서 및 인스팅트 액셀러레이터를 도입한 파트너사들의 확장에 대해 발표하고, 클라우드 기반 HPC 플랫폼 조성을 위한 마이크로소프트 애저(Microsoft Azure)와의 협업에 대해 설명했다. 

또한 AMD는 ‘젠 3(Zen 3)’ 코어 기반 3세대 EPYC 프로세서의 2021년 1분기 공식 출시를 앞두고 HPC 및 클라우드 고객사에 사전 공급할 예정이다. 

새로운 AMD 인스팅트 M100 액셀러레이터는10테라플롭스(FP64)의 성능 장벽을 처음으로 뛰어넘은 세계에서 가장 빠른 HPC GPU 액셀러레이터다.새로운 AMD CDNA 아키텍처를 기반으로 개발된 AMD 인스팅트 MI100 GPU는 2세대 AMD EPYC 프로세서와 함께 HPC 및 AI를 위한 새로운 수준의 가속 시스템을 가능하게 한다. 델(Dell), HPE, 기가바이트(Gigabyte), 슈퍼마이크로의 가속 컴퓨팅 플랫폼을 지원하는 MI100은 AMD EPYC CPU 및 ROCm 4.0 소프트웨어와 결합해 새로운 엑사스케일 시대(Exascale Era)의 포문을 열었다. 

포레스트 노로드(Forrest Norrod) AMD 데이터센터 및 임베디드 솔루션 비즈니스 그룹 총괄 수석 부사장은 "HPC에서 동일한 고객은 없으며, AMD는 소규모의 자체 클러스터에서 클라우드 가상 머신 그리고 엑사스케일 슈퍼컴퓨터까지 모든 HPC 작업에 최첨단 기술과 기능을 제공한다"며, “AMD EPYC 프로세서와 인스팅트 액셀러레이터를 필수 애플리케이션 소프트웨어 및 개발 툴과 결합해 최고의 HPC 워크로드 성능을 전달할 것"이라고 전했다.

AMD-마이크로소프트 애저, HPC 내 클라우드 지원

애저는 2세대 AMD EPYC 프로세서로 HPC 워크로드용 HBv2 가상 머신(HBv2 virtual machines (VMs) for HPC workloads)를 구동한다. HBv2 가상 머신은 1세대 HB 시리즈 대비 최대 2배 높은 성능을 제공하며, MPI 작업에 최대 80,000개의 코어를 지원한다. 또한, 동급 x86 제품 대비2세대 AMD EPYC 프로세서의 메모리 대역폭을 최대 45% 더 활용할 수 있다. 

HBv2 가상 머신은 일리노이 대학교 어바나-샴페인 베크만 첨단과학기술연구소(Beckman Institute for Advanced Science and Technology) 등 여러 곳에서 사용된다. 베크만 연구소는 이전 최고 성능의 슈퍼컴퓨터가 필요했던 식물 바이러스 모델링을 86,400개의 코어를 사용한 HBv2 가상 머신으로 대체했다. 또한, 정확한 날씨 및 해양 패턴 예측 필요성을 느낀 미 해군 역시 신속하게 가상 머신을 설치했다. 2세대 AMD EPYC 프로세서 기반의 HBv2가상 머신은 마이크로소프트가 올해 초 발표한  OpenAI환경을  지원한다. 

AMD EPYC 프로세서는 NAMD 기반 클라우드 MPI 확장 신기록 갱신, 그래프500의 상위 20 기록, 최초의 초당 1테라바이트 클라우드 HPC 병렬 파일 시스템 등 HBv2의 새로운 클라우드 HPC 기록 수립을 지원해왔다. 기타 애플리케이션 벤치마크에서도 HBv2는 퍼블릭 클라우드에서 12배 높은 확장성을 제공했다. 

애저는 2세대 AMD EPYC 프로세서 기반 기존 HBv2 HPC 가상머신에 더해, 차세대 AMD EPYC 프로세서(코드명 밀란(Milan)) 역시 HPC용 HB 시리즈 가상머신에 사용할 것이라고 밝혔다. 

AMD와 애저의 협업에 대한 세부 내용은 영상의 AMD CEO 리사 수(Lisa Su) 박사와 마이크로소프트 수석 부사장 제이슨 젠더(Jason Zander)의 대화를 통해 확인 가능하다.

HPC에서의 AMD 영향력 확산 

AMD EPYC 프로세서 및 인스팅트 액셀러레이터는 다양한 HPC 워크로드를 위한 성능과 기능을 제공한다. AMD는 연구 센터의 소규모 클러스터에서 상용 HPC, 사내외 클라우드, 그리고 엑사스케일 컴퓨팅까지 HPC 솔루션을 위한 성능과 옵션을 지속적으로 지원한다. 

HPE(Hewlett Packard Enterprise), CSC 핀란드 및 EuroHPC는 최근 새로운 프리-엑사스케일(pre-exascale) 시스템 LUMI를 도입했다. HPE 크레이 EX 슈퍼컴퓨터 아키텍처를 기반으로 하는 LUMI는 차세대 AMD EPYC CPU와 인스팅트 액셀러레이터를 사용하며, 2021년까지 최대 552 페타플롭스(petaflops)의 성능을 자랑하는 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터가 될 것으로 예상된다. 

LUMI 이외에도 AMD 기반 HPC 시스템은 계속 증가할 예정이다. SC19 이후 개별 AMD EPYC CPU, 인스팅트 GPU 또는 모두를 사용하는 슈퍼컴퓨팅 시스템이 15개 이상 발표되었다. 각 시스템의 주요 내용은 다음과 같다. 

· Chicoma – 로스 앨러모스 국립 연구소(Los Alamos National Laboratory) – 코로나바이러스 연구를 지원하는 HPE 크레이 EX 슈퍼컴퓨터 아키텍처 기반 시스템으로, 2세대 AMD EPYC CPU와 300TB의 시스템 메모리의 구성이다.

· 코로나 – 로렌스 리버모어 국립 연구소(Corona – Lawrence Livermore National Laboratory) – 최근 코로나바이러스 원조, 구제 및 경제 안보 법(CARES)의 자금 지원을 받아 업그레이드된 시스템으로, 1,000개에 가까운 AMD 인스팅트 MI50 액셀러레이터를 추가해 최대 성능을 11페타플롭스 이상으로 끌어올렸다,

· 맘모스 – 로렌스 리버모어 국립 연구소(Mammoth – Lawrence Livermore National Laboratory) – "빅 메모리(big memory)" 클러스터는 2세대 AMD EPYC 프로세서를 사용해  코로나바이러스 연구원들이 필요로 하는 유전체 분석 및 그래프 분석을 지원한다.

· 노던 데이터(Northern Data) – 렌더링, AI, 딥러닝과 같은 대규모 HPC 애플리케이션에서 AMD EPYC CPU 및 인스팅트 액셀러레이터를 사용하는 유럽의 분산 컴퓨팅 시스템

· 퍼시 슈퍼컴퓨팅 센터 (Pawsey Supercomputing Centre) – HPE 크레이 EX 슈퍼컴퓨터 아키텍처 및 AMD EPYC CPU 및 AMD 인스팅트 액셀러레이터를 이용한 퍼시의 슈퍼컴퓨터는 호주에서 가장 강력한 슈퍼컴퓨터가 될 것이다. 

이외에도 AMD는 여러 기관의 슈퍼컴퓨터를 지원하고 있다. 상세 내용은 아래와 같다.

· 안빌&벨 – 퍼듀대학교(Anvil and Bell – Purdue University)

· 빅 레드 200 – 인디애나 대학교(Big Red 200 – Indiana University)

· 브리지 2 피츠버그 슈퍼컴퓨팅 센터(Bridges 2 – Pittsburgh Supercomputing Center)

· 유럽원자핵공동연구소(CERN)

· 유럽중기예보센터 (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)

· 익스팬스 샌디에이고 슈퍼컴퓨팅 센터(Expanse – San Diego Supercomputer Center) 

· 괴테 대학교 (Goethe University Frankfurt)

· 아이티포이노베이션즈(IT4Innovations National Supercomputing Center)

· 제트스트림2 – 인디애나 대학교(Jetstream 2 – Indiana University)

· Mahti – CSC

· Mangi – 미네소타 대학교(University of Minnesota)

· 국립해양대기국 (National Oceanic and Atmospheric Administration)

· 레드 레이더 – 텍사스 공과대학교(Red Raider – Texas Tech University)

· TinkerCliffs – 버지니아 공과 대학교 (Virginia Tech) 

샌디에이고 슈퍼컴퓨터 센터의 마이클 노먼(Michael Norman) 소장은 "스노블 슈퍼컴퓨터를 통해 과학자와 연구자들에게 천체물리학부터 동물학까지 다룰 수 있는 클라우드처럼 쉽게 접근할 수 있는 고성능 머신를 제공하는 것이 목표"라고 전했다. 이어 "2세대 AMD EPYC 프로세서를 통해 우리는 ‘익스팬스(Expanse)’ 슈퍼컴퓨터의 향상된 성능으로 연구원들이 이전보다 더 많은 과학 연구를 진행할 수 있게 되었다. 특히 AMD HPC 고객의 경험과 정보를 포럼을 통해 공유해 HPC 연구에 더 많은 혜택을 얻을 수 있도록 노력해왔다"고 밝혔다.

엑사스케일 시대를 열다

엑사스케일 시대를 대비하기 위해, AMD는 오크릿지 국립 연구소(Oak Ridge National Labs)에 향상된 컴퓨팅과 인터커넥트 성능을 제공하는 새로운 AMD 인스팅트 MI100 액셀러레이터를 지원했다. 인스팅트 MI100 액셀러레이터는 새로운 수준의 가속 시스템으로 HPC와 AI를 위한 진정한 이기종 컴퓨팅 기능을 지원한다. AMD 인스팅트 MI100 액셀러레이터는 2세대 AMD EPYC 프로세서를 보완하도록 설계되었으며, AMD 인피니티 아키텍쳐(Infinity Architecture)를 기반으로 한다. 

오크릿지 컴퓨팅 연구소(Oak Ridge Leadership Computing Facility) 과학 부문 소장 브론슨 메서(Bronson Messer)는 "AMD 프론티어(Frontier)는 오늘날의 시스템 대비 크게 향상된 컴퓨팅 파워를 보여준다”며, "몇 십억 개의 원자를 확인 가능한 분자 시뮬레이션을 실행할 수 있어 과학 연구를 보다 사실적으로 표현할 수 있게 되었으며, 과학자들이 이전에는 몰랐던 질문에 답할 수 있게 되었다"고 말했다. 

AMD는 연구 기관 지원, 자동차 제조업체의 공기역학 효율성 향상, 의료 혁신에 대한 통찰력 제공 등 다방면에 HPC 워크로드에 필요한 성능, 기능 및 확장성을 지속적으로 제공하고 있다. SC20에서 AMD와 HPC 기능에 대한 자세한 내용은 링크에서 참고 가능하다.