HPC 에코시스템 전반에서 Arm 기반 솔루션 도입이 증가하고 있다.

Arm이 한국전자통신연구원(원장 김명준. 이하, ETRI)가 설계하는 최초의 슈퍼컴퓨터인 K-AB21(K-Artificial Brain 21)에 네오버스 V1(Neoverse V1)을 포함한 Arm의 기술을 지원할 예정이라고 지난 17일(현지시간) 발표했다.

지난 9월 Arm이 차세대 인프라의 혁신을 가속화하는 새로운 네오버스(Neoverse) 로드맵을 공개하고 새로운 네오버스 V1 플랫폼과 네오버스 N2 플랫폼을 선보이며 네오버스가 나아갈 다음 단계의 방향성을 제시했었다.

네오버스 V1 플랫폼은 V 시리즈의 첫 시작으로, SVE(Scalable Vector Extension)를 지원하여 고성능 클라우드, HPC, 머신러닝 등의 다양한 시장에 막대한 잠재력을 제공한다. 네오버스 N2는 더욱 높은 성능의 컴퓨팅 솔루션을 제공함으로써, 클라우드에서부터 SmartNIC, 엔터프라이즈 네트워킹, 그리고 제한된 전력의 엣지 디바이스에 이르는 다양한 사용 사례의 애플리케이션에서 요구되는 스케일아웃(scale-out) 성능을 충족시킨다.

Arm은 ‘슈퍼컴퓨팅 컨퍼런스(ISC High Performance, 이하 ISC)’의 TOP500 경연대회에서 2회 연속 세계 1위에 오른 슈퍼컴퓨터 후가쿠(Fugaku)의 기술 기반을 제공한 바 있으며, 이외에도 다양한 기업에 Arm 기반 솔루션을 제공하면서 HPC 에코시스템을 지속적으로 확장하고 있다.

특히, Arm의 네오버스 V1을 곧 출시될 ETRI의 최초 슈퍼컴퓨터인 K-AB21 시스템에 도입할 계획이라고 밝혔다. 네오버스 V1은 Arm의 SVE(Scalable Vector Extensions)를 지원하는데, 이를 통해 ETRI은 AB21에서 CPU당 16테라플롭스, 랙당 1600테라플롭스를 달성하고 목표 대비 전력소모를 60% 감소를 실현할 계획이다.

한편 암페어 컴퓨팅(Ampere Computing), 샌디아(Sandia) 국립 연구소, 브리스톨 대학, AWS는 이달 초 열린 AHUG(Arm High-Performance Computing User Group) 회의에서 각 사의 Arm 기반 HPC에 대한 자세한 계획을 공유했다.

11월 초에 진행된 SC20 행사에서는 유럽 프로세서 이니셔티브(European Processor Initiative)가 설립한 기업인 SiPearl도 자사의 엑사스케일 컴퓨팅 프로젝트의 일환인 레아(Rhea) 프로세서에 네오버스 V1을 도입할 예정이라고 재차 강조했다.

또한, 엔비디아도 연구자들이 엔비디아의 A100 GPU와 Arm 네오버스 기반 암페어 알트라(Altra) CPU를 이용한 Arm의 HPC에서 26배에 달하는 성능 향상을 구현했다고 발표했다.

리켄(RIKEN)과 후지쯔(Fujitsu)가 공동 개발한 Arm 기술 기반의 슈퍼컴퓨터인 후가쿠(Fugaku)는 두 번 연속으로 슈퍼컴퓨터 Top500 리스트에 1위를 차지했다. 이러한 성과는 Arm의 기술만이 제공할 수 있는 HPC의 높은 성능에 대한 수요가 급격하게 증가하고 있다는 것을 증명한다. Arm은 전력 효율과 성능, 확장성의 완벽한 조합을 통한 독보적인 HPC 관련 기술을 제공한다.

Arm 기반 솔루션의 영향력이 가시화되기에는 아직 이르지만, 후가쿠가 코로나19 연구에 미친 긍정적인 영향력은 Arm의 성과 중 하나다. 후가쿠는 첫 가동 몇 개월만에 5개의 다른 코로나19 연구 프로젝트에 활용되었는데, 그중 하나는 공기 중에서 바이러스가 어떻게 순환하는지를 조사하는 연구이며, 또 하나는 2,000가지가 넘는 기존 약물들의 효능을 분석하는 연구이다.

이러한 성과는 수년간 누적된 Arm 설계 이니셔티브를 통해 이루어졌다. Arm은 궁극적으로 HPC에서 지속적으로 발생하는 과제 해결, 즉 합리적인 전력 및 예산 범위를 유지하면서 새로운 수준의 성능으로 확장 가능한 시스템을 구축하는 것을 목표로 한다.

Arm 프로세서 아키텍처의 핵심 중 하나는 싱글 스레드(single-threaded) 멀티코어 프로세서가 상대적인 전력 증가 없이 성능을 향상시키는 방식으로서 슈퍼컴퓨터 CPU의 새로운 표준으로 자리잡는다는 것으로, 이러한 공동의 비전은 확장 중인 HPC 에코시스템 전반에 걸쳐 점점 더 널리 도입되고 있다.

하드웨어의 발전은 HPC에서 Arm에 대한 옵션을 확장하기 위한 소프트웨어 커뮤니티에서의 활동 급증과 병행된다. 엔비디아와 함께 Arm 기반 프로세서에 쿠다(CUDA)를 지원하고, HPC소프트웨어 패키지의 표준을 세우기 위한 오픈소스의 노력에 기여하는 등 다양한 방법들을 통해, Arm은 유연하고 확장 가능하며 효율적인 컴퓨팅의 이점을 제공하기 위해 노력하고 있다.

한편, SVE는 128비트에서 2048비트(128비트 단위로 증가)에 이르는 벡터를 수용할 수 있는 프로세서를 가능하게 한다는 점에서 그 중요성이 계속 커지고 있다. 이제 소프트웨어 개발자는 한번의 작성으로 여러 프로세서에서 해당 작업을 실행시킬 수 있게 된다. 마찬가지로 프로세서 개발자와 HPC 사용자들도 더 넓은 범위의 애플리케이션을 이용할 수 있다.