Transcript 2010년 12월 - 외부 제공용 웹기반 기상분석시스템(WebFAS)

슈퍼컴퓨터 최신 동향 및
기상청 슈퍼컴퓨터 3호기 소
개
2010년 7월
슈퍼컴퓨터란 무엇인가 ?
보통 컴퓨터보다 연산 속도가 수천 배 이상 빠르며
일반컴퓨터와 매우 달리, 대량의 정보를 짧은 시간 안에
처리해야 하는 기상, 물리, 생물, 천문, 지리, 금융 등
자연과학, 첨단공학분야 뿐만 아니라 보험, 석유, 영화 등
다양한 산업분야에 활용되는 기본계산 장비로써
세계 슈퍼커퓨터 성능 순위는 초당연산능력기준으로
매년 2번씩 TOP500(http://www.top500.org)에서 발표하며,
1997년 테라컴퓨팅(초당 조번 )시대를 시작으로,
2008년 6월 마침내 페타컴퓨팅(초당 천조번)시대를 맞이함
2
1. 슈퍼컴퓨터종류
최신?기술 동향은 어때 ?
슈퍼컴퓨터의
CPU 타입에 의한 구분
Scalar 형, Vector 형
메모리 접근방식에 의한 구분
SMP(symmetric multiprocessing)
- 공유 메모리 시스템(multi cpu / Node)
MPP(massively parallel processing)
- 분산 메모리 시스템 (1 cpu / Node)
클러스터
- 분산 메모리 시스템 (multi cpu / Node)
스칼라 CPU 이론성능 산정식 (AMD, Intel사의 CPU)
GHz × core수 × factor = GFlops
- factor : 2010년 6월 현재 Intel, AMD 모두 factor = 4
- SSE4 : Streaming SIMD(단일 명령어 복수 데이터 방식(single instruction, multiple data) Extension 4
목 차
1. 슈퍼컴퓨터 관련 최신 동향 (2010.6)
2. 국가기상슈퍼컴퓨터센터 소개
3. 기상청 슈퍼컴퓨터 3호기 도입 현황
하늘을 친구처럼, 국민을 하늘처럼
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1. 슈퍼컴퓨터 관련 최신 동향
슈퍼컴퓨터 최신 기술 동향은 ?
 HPC 최신 추세
○ 에너지 소비 효율화를 위한 그린 컴퓨팅
- CPU 클럭(GHz) 보다는 멀티코어를 이용한 효과적인 컴퓨팅 성능 구현
- 슈퍼컴퓨터 도입 시 TCO(유지보수비, 전기세 등 운영비용 대비 슈퍼컴성능) 적용
○ 클러스터 및 클라우드 컴퓨팅
- MPP 및 클러스터 시스템의 고성능 I/O 장치(Infiniband, 10GE 등)
○ 대용량 및 고성능 자료저장장치
- SSD, 스토리지 가상화, GPU 등
하늘을 친구처럼, 국민을 하늘처럼
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(Green IT) 기상청 슈퍼컴퓨터 단위성능( 1 TF ) 당 전력사용량
비교
슈퍼컴퓨터 2호기 CRAY X1E : 20,540kWh/TF (2005년 설치)
슈퍼컴퓨터 3호기 초기분 CRAY XT5 : 11,756kWh/TF
슈퍼컴퓨터 3호기 최종분 CRAY Baker(XE6) : 2,603kWh/TF (2010년
설치)
25000
20000
10 배
15000
10000
5배
5000
1배
0
CRAY X1E 2호기
CRAY XT5 3호기 초기분
CRAY Baker(XE6) 3호기
최종분
TOP Highlight 2010.6
1.
중국 슈퍼컴퓨터 급부상
“Nebulae” [Dawning TC3600 Blade system with Intel X5650 processors and NVidia Tesla C2050 GPUs ]
이론성능이 가장 높은 슈퍼컴퓨터(이론성능 2.98PF/ Linpack 실제성능 1.271PF)
2.
세계 1위 슈퍼컴퓨터 “Jaguar system”(Oak Ridge National Laboratory)
실제성능 1위 (이론성능 2.33PF / Linpack 실제성능 1.75 PF)
4.
Intel 전체 슈퍼컴 시장의 81.6 %
Intel Core i7 (Nehalem-EP) processors 싸이트 186 개로 급증 / 2009년 11월 기준 95개 싸이트)
5.
AMD GPU와 Intel Xeon hybrid 시스템 7위 (중국, Tianhe-1 system)
6.
전세계 슈퍼컴퓨터 시스템 성능 및 수량 IBM 1위 (2009년 IBM성능 1위 / HP가 수량 1위)
7.
대규모 연구센터에서의 Cray’s XT system 인기 ( 전세계 TOP50(1~50위) 중 10개)
참고 : 기상청 슈퍼컴퓨터 3호기와 같은 시스템 아키텍쳐
Power consumption of supercomputers
1. 전세계 1위 “Jaguar” 가 최대 전력 사용( 6.95 Mwatt ) .
2. TOP500(1~500위) 평균 전력소비량은 397 kWatt
현재 평균 195 Mflops/Watt (1년 전 150 Mflops/Watt)
3. TOP10(1~10위) 평균 전력소비량은 2.89 MWatt(1년 전 2.45 MWatt)
현재 평균 300 Mflops/Watt (1년 전 280 Mflops/Watt)
참고 : 기상청 슈퍼컴퓨터 3호기 CRAY XE6(Baker) 350.6 Mflops/Watt
4. 현재 가장 전력효율이 좋은 시스템
(독일, IBM PowerXCell processor blades, 774 Mflop/Watt)
General highlights from the Top 500 since the last edition
1.
Quad-core processors 425대/500대
2.
Dual-core processors 48대/500대
3.
6 or more cores processors 25대/500대
4.
500위 최소 기준 성능 ( Linpack 실제성능 24.7 TF / 6개월전 20 TF )
참고 : 기상청 2호기(7.5TF X 2대)
5.
6개월 전 357위가 현재 500위 ( 6개월 동안 전세계적으로 약 150대의 새로운 시스템이 구축되었다는 의미)
6.
전체 500개 시스템 성능합 32.4 PFlop/s ( 6개월전 27.6 PF , 1년전 22.6 PF )
7.
100위 기준 Linpack 실제성능 52.84 TF ( 6개월 전 47.72 TF) / 50위 기준 102.8TF
8.
전체 500위 내 시스템당 평균 core 수 10,267 cores/system ( 6개월 전 9,174core, 1년 전 8,210 core )
9.
전체 50위 내 시스템당 평균 core 수 49,080 cores/system ( 6개월 전 44,338 cores, 1년 전 40,871 core)
10. Interconnect 기술
1위 Gigabit Ethernet (244 systems)
Interconnect 기술 2위 InfiniBand (205 systems)
하지만 시스템 성능합은 Infiniband 구성 시스템이 gigabit에 비해 2배 (15.8 PF : 7.8 PF)
11. 슈퍼컴 제조사별 전체 슈퍼컴 싸이트 수(1위 IBM 39.8%, 2위 HP 37%, 3위 Cray 4.2%, 4위 SGI 3.4%)
슈퍼컴 제조사별 전체 슈퍼컴 성능합 ( 1위 IBM 33.6%, 2위 HP 20.4%, 3위 Cray 14.8%, 4위 SGI 6.6%)
Top 500 순위(1위~15위), 2010. 6월 기준
HPC관련 TOP500의 몇 몇 차트를 통한 최신 동향 분석
 HPC 는 미국이 항상 1등
 영국 2등
 프랑스 3등
 중국 4등 ( 다크호스 )
 독일 5등 (과거 부동의 3위)
 일본 6등 (과거 부동의 2위)
 한국은 …
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HPC관련 TOP500의 몇 몇 차트를 통한 최신 동향 분석
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HPC관련 TOP500의 몇 몇 차트를 통한 최신 동향 분석
 기상분야에는 슈퍼컴퓨터가 필수적인데
…
 시스템 숫자는 점점 줄어듬 …
- 기상분야는 대용량 시스템이 필요하기 때문에 시스템 성능은 대용
량인 반면 TOP500안에 드는 시스템 숫자는 상대적으로 작은 편임
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HPC관련 TOP500의 몇 몇 차트를 통한 최신 동향 분석
분야별 설치 시스템 수 순위는 등
외
분야별 성능 순위 9위
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1.HPC관련
슈퍼컴퓨터
최신
?
TOP500의
몇 몇기술
차트를동향은
통한 최신어때
동향 분석
 IBM, HP가 대세 … SUN, DELL 도 HPC에 도
전
- 최근 IBM은 시스템 숫자뿐만 아니라 전세계에 설치된 슈퍼컴퓨터 성능합
에서도 1위를 차지하고 있으나, HP는 시스템 숫자 및 성능합에서도 2위
 슈퍼컴퓨터의 대명사인 NEC, SGI 급락
- 벡터 CPU로 전성기를 이루던 NEC, CRAY는 스칼라 CPU가 대세인 요즘
시스템 숫자가 급속히 감소(CRAY 3위)… 하지만 최근 CRAY 슈퍼컴퓨터가
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World
다시 여러 싸이트에 스칼라 형태의 대규모 시스템을 설치하면서
부상Best
중 365
HPC관련 TOP500의 몇 몇 차트를 통한 최신 동향 분석
HP
CRA
Y
IBM
CRA
HPY
CRA
Y
IBM
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HPC관련 TOP500의 몇 몇 차트를 통한 최신 동향 분석
 <여기서 잠깐 >
벡터 컴퓨터가 왜 시장에서 죽었을까…
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HPC관련 TOP500의 몇 몇 차트를 통한 최신 동향 분석
Vector
Scalar
Vector
Scalar
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HPC관련 TOP500의 몇 몇 차트를 통한 최신 동향 분석
 MPP, 클러스터가 어떻게 하나의 슈퍼컴
퓨터(노드) 시스템 처럼 동작 할 수 있을까
…
- 수천개의 계산 노드를 하나의 시스템처럼 연결해 주는 …
- 슈퍼컴퓨터의 고성능 I/O를 보장해 줄 수 있는 Infiniband, 10GE
과 같은 계산 노드에 대한 인터컨넥트 네트워크의 급격한 발전
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HPC관련 TOP500의 몇 몇 차트를 통한 최신 동향 분석
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HPC관련 TOP500의 몇 몇 차트를 통한 최신 동향 분석
 싱글 CPU, SMP의 몰락
 클러스터, MPP가 대세
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HPC관련 TOP500의 몇 몇 차트를 통한 최신 동향 분석
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HPC관련 TOP500의 몇 몇 차트를 통한 최신 동향 분석
 기상청 슈퍼컴퓨터 4호기 성능은 얼마 ?
기상청 슈퍼컴퓨터 4호기는 10~15PF
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왜 멀티코어 인가 ?
 엄청난 성능의 CPU 한 개로 모든 업무를 처리할 수 있다면 …
 사용자의 병렬 프로그램 작성 노력도 필요 없고 …
 관리자의 시스템 관리, 시스템 구성의 복잡성도 없어질 텐데 …
1. 반도체 집적도의 한계
2. CPU 클럭(성능)과 소비전력 상관 관계
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왜 멀티코어 인가 ?
 반도체 집적도의 한계 < 출처 : Intel >
집적도 [集積度] : 한 변이 수 밀리미터(mm)인 실리콘 등의 칩(chip) 위에 반도체 기술을 이용하여 트랜지스
터나 다이오드 등의 부품으로 회로를 구성할 때에 칩 당 소자(素子)의 수
왜 멀티코어 인가 ?
 CPU 클럭(성능)과 소비전력 관계
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왜 멀티코어 인가 ?
 CPU 클럭(성능)과 소비전력 관계
왜 멀티코어 인가 ?
 CPU 클럭(성능)과 소비전력 관계
왜 멀티코어 인가 ?
 CPU 클럭(성능)과 소비전력 관계
장점 : 전체 성능을 보장하면서 에너지 효율은 극대화 !!!
단점 : But, 사용자 어플리케이션이 가지는 확장성 극복은 프로그래머 몫
2. 국가기상슈퍼컴퓨터센
터
국가기상슈퍼컴퓨터센터
 공사기간 : 2008. 6. ~ 2010.1.
 부지위치 : 충북 청원군 오창읍 양청리 802번
지
 총사업비 : 253억원
 부지 : 23,092㎡(6,985평)
 건축 연면적 : 7,052㎡(2,133평)
국가기상슈퍼컴퓨터센터 세부내용 (건축)
국가기상슈퍼컴퓨터센터 전산실 도면
33
국가기상슈퍼컴퓨터센터 전기/기계 기반시설
전기설비
주요특징
기계설비
주요특징
• 오창 변전소에서 수전용량 8,000KVA 지중선로 2회선 구성
주요설비 : 수배전반 8,000KVA, 발전기 6,750KW, UPS 5,700KVA
• 정전 시 30분간 시스템 정상 운영을 지원하는 냉각시설구축
• 주요설비 : 냉동기 1,800RT, 냉각탑 2,160RT, 항온항습기 525RT,
지열 시스템 80RT
34
국가기상슈퍼컴퓨터센터 주요 기반 시설
냉동기
냉수배관
발전기
(경유 8,600리터로 2일간 센터 자체 운영 가
능)
수배전반
UPS
35
UPS 밧데리 (4,800개)
국가기상슈퍼컴퓨터센터 슈퍼컴동 전산실 환경
전산실 분전반(UPS, STS)
전산실 분전반 내부(UPS,
STS)
전산실 이중마루(깊이 1m, 국내 2위)
전산실 엑세스 플로어(타공판)
36
국가기상슈퍼컴퓨터센터 슈퍼컴동 운영
환경
현업 운영실(영상회의시
설)
홍보실 (멀티영상시스템)
방재실(CCTV 모니터링
등)
국가기상슈퍼컴퓨터센터 사무동 시설
37
사무실
국제회의실(영상회의시설)
강의실
3. 슈퍼컴퓨터 3호기 도입 현
황
슈퍼컴퓨터 3호기 도입 사업 개요
슈퍼컴퓨터 3호기 전체 시스템 논리적 구
성도
Cray XT5/Baker
Login Server
Pre/Post Server
Deployment Servers
Tier 0
Back Up System
Tier 1
전산실 시스템 최적 배치를 위한 CFD 모의 결과
그림 (상) – 이중마루 하부
균등한 풍압으로 시스템
냉각에 필요한 풍량을 적절히
공급하고 있음
그림 (하)
수평 온도 분포는 전체적으로
공급 온도 기준 (10 ~ 16℃)를
만족하고 있으며, 서버랙
상부까지 양호한 냉기 공급을
보여 줌
인터림 슈퍼컴퓨터 시스템 용량 및 구축 현황
2009년
인터림(XT5) 시스템
CRAY XT5
2010년 5월
2010년 12월
초기분(XT5) 시스템
최종분(Baker) 시스템
구분
성능
이론성능(Tflop/sec)
14.17
메모리
(GB)
2,624
저장장치
(TB)
15
슈퍼컴퓨터 3호기 인터림 시스템 설치 과정
43
슈퍼컴퓨터 3호기 인터림 시스템 설치 완료
(2009.12)
44
초기분 슈퍼컴퓨터 시스템 용량 및 구축 현황
2009년
인터림(XT5) 시스템
2010년
5월
2010년
2010년 12월
초기분(XT5) 시스템
최종분(Baker) 시스템
CRAY XT5
계산시스템
(캐비닛 4조)
공유저장장치
(2,430TB)
로그인,
전-후처리
시스템 (6대)
백업저장장치
(4.5PB)
구분
성능
이론성능(Tflop/sec)
27.65
메모리
(GB)
5,120
공유저장장치
(TB)
830 (Tier 0)
1,600 (Tier 1)
슈퍼컴퓨터 3호기 계산시스템(XT5) 설치 사진 및 케이블링 사진 (2010.2.15)
계산시스템(XT5) 후면
슈퍼컴퓨터 3호기 초기분 계산시스템(XT5)
46
계산시스템(XT5) 전면
시스템 구축 사진 (2010.2.16)
전산실(Hall 2)
전산실(Hall 1)
47
최종분 슈퍼컴퓨터 시스템 용량 및 설치 계획
2009년
인터림(XT5) 시스템
2010년 5월
2010년
12월
2010년
초기분 (XT5) 시스템
최종분(Baker) 시스템
CRAY XE6(Baker)
현업용 계산시스템
(캐비닛 20조)
현업백업 및 연구용
계산시스템
(캐비닛 20조)
구분
성능
이론성능(Tflop/sec)
682.9
메모리
(GB)
119,808
공유저장장치
(TB)
초기분 설치
저장장치와 연결
(Gflps)
10,000,000
1,000,000
<참고> 기상청 슈퍼컴퓨터 시스템 성능
변화
5억 5천 3백만명이 1년간 계산할 양을
기상청 슈퍼컴퓨터
3호기
CRAY XE6
1초만에 계산할 수 있는 성능
2010. 11
682.9 Tflops
100,000
1500만명이 1년간 계산할 양을
1초만에 계산할 수 있는 성능
(341 Tflops X 2대)
10,000
기상청 슈퍼컴퓨터
1,000
2호기
CRAY
100
기상청 시험기
2005. 11
Fujitsu VPX
220
18.5 Tflops
(9.25 Tflops X 2대)
1995. 6
1.25 Gflops
10
X1E
기상청 슈퍼컴퓨터
1호기
NEC SX-5
2000. 6
1
Cyber 932
1988.
1990
224 Gflops
1995
2000
2005
16만명이 1년간 계산할 양을
1초만에 계산할 수 있는 성능
2010
2015
슈퍼컴퓨터 2, 3호기 성능 비교(계속)
88배
(22배)
90,240
CORE
37배
49배
30배
27.6배
4.5배
슈퍼컴퓨터 3호기
682.9TF
34.29TF 119.8TB
2.430PB
4.5PB
시스템명 : Cray XE6
설치시기 : 2010년
슈퍼컴퓨터 2호기
4,096 SSP
1024 MSP 18.5TF
Core 수
이론성능
0.7TF
4TB
0.088PB
BMT
실제성능
메모리용량
공유저장장치
1PB
백업용량
시스템명 : Cray X1E
설치시기 : 2005년
기상청 슈퍼컴퓨터 2호기/3호기 성능 비교
슈퍼컴퓨터 2호기
슈퍼컴퓨터 3호기
슈퍼컴퓨터 3호기
슈퍼컴퓨터 3호기 최종분
1차분
최종분
VS. 2호기
인터림시스템
시스템명
Cray X1E
Cray XT5
Cray XT5
Cray XE6 Baker
-
설치시기
2005년
2009년 11월
2010년 3월
2010년 9월
-
AMD 2.7GHz
AMD 2.7GHz
AMD 1.9GHz
(4 core)
(4 core)
(12 core)
프로세서타입
-
캐비닛 수
8
2
4
20 + 20
-
Core 수
1,024
1,312
2,560
90,240
88배
이론성능
18.5TF
14.17TF
27.65TF
682.9TF
37배
메모리용량
4TB
2.62TB
5.12TB
119.8TB
30배
스토리지
0.088PB
15TB
2.5PB
-
27.6배
백업용량
1PB
-
4.5PB
-
4.5배
하늘을 친구처럼, 국민을 하늘처럼
World Best 365
기상청 슈퍼컴퓨터 3호기 시스템 명칭
‘기상청 슈퍼컴퓨터 3호기 명칭 대국민 공모’ 실시
-> 명칭 공모작 : 302건 [실격 31건]
-> 명칭 후보작 : 271건
-> 외부(언론, 한글학회, 기상, IT, 광고 분야)전문가 심사
-> ‘해온(Haeon), 해담(Haedam), 해빛(Haebit)’ 최종 선정
역대 기상청 슈퍼컴퓨터 시스템 명칭
구분
슈퍼컴퓨터 1호기
NEC SX5-
NEC SX5-
시스템 명칭
SX5-16
SX5-12
용도
현업
백업
슈퍼컴퓨터 2호기
슈퍼컴퓨터 3호기
CRAY X1E
CRAY X1E
CRAY Baker
CRAY Baker
CRAY XT5
바람
해온
(Baram)
신바람
(Shinbaram)
(Haeon)
해담
(Haedam)
해빛
(Haebit)
현업
백업
현업
백업
초기분 현업
시스템
기상청 슈퍼컴퓨터 3호기 시스템 명칭 의미
최종분 현업시스템 (해온)
뜻 : 온누리를 밝히는 해
공모사유 : 해가 세상 구석구석을 밝게 비추어 주듯 ..... 일기예보를 제발 정확히 제공해 달
라고
최종분 백업시스템 (해담)
뜻 : 해를 담을 수 있는
공모사유 : 기상변화의 중요 요소 중 하나인 태양의 변화에 따른 ..... 기상변동을 제발 좀
잘 파악해 달라고
초기시스템 (해빛)
뜻 : 해의 빛(光) 즉 햇빛
공모사유 : 따스한 햇빛처럼 고맙고 정이 넘치는 ...... 정확한 기상정보서비스를 제공해 달
라고
감사합니다.
Q&A