제 62회 TOP500 수퍼컴퓨터 랭킹 분석 (2023.11)

안녕하세요, 이스파이스 기술 연구소입니다.

매년 2회 발표하는 TOP500 수퍼컴퓨터 랭킹이 올해 11월에도 어김없이 발표되었습니다.

6월에는 독일 함부르크에 열리는 ISC 행사에 맞춰 발표되고, 11월에는 미국에서 열리는 SC 행사에 맞춰 발표됩니다.

아무래도 미국 행사가 규모가 더 크다 보니, 11월 랭킹에 큼직한 변화가 더 많은 편입니다.

수퍼컴이라는 것이 컴퓨터 산업의 최고 성능이 필요한 부문이다 보니, 기술 동향을 엿보기에 가장 좋은 지표 중 하나입니다.

 

올해도 순위를 정리하면서 기술 동향을 훑어 보겠습니다.

올해 SC23은 콜로라도 주의 덴버 시에서 열렸습니다.

 

 

이번 회차의 상위 20위까지의 시스템 순위입니다.

보통 한 회차에 20위 안이라면 4-5개 정도의 새로운 시스템이 등재되곤 하는데, 이번 회차엔 무려 7개입니다. 6월에 새롭게 등재된 15위의 시스템까지 포함하면 올해에만 8대의 시스템이 새롭게 등재되었습니다.

 

TOP500측에서 언급한 주요 뉴스는 다음과 같습니다.

 

TOP10 하일라이트는 다음과 같이 요약했군요.

 

여기에 제 의견을 좀 보태면 다음과 같습니다.

- 유럽의 약진입니다. 전에는 독일, 영국 정도가 가끔 상위권에 등재되었지만, 이제 20위 안에 유럽 시스템만 해도 7개의 시스템이 있습니다. 핀란드, 이탈리아, 스페인, 네덜란드, 프랑스, 독일 등 여러 나가가 등재시켰습니다. 이제 전 세계가 수퍼컴이 필요하고, 사용하는 시기라는 것이겠지요.

- 마이크로소프트가 초대형 시스템 구축을 하고 있습니다. 굉장히 적극적으로 AI 서비스를 제공하고 있는 마이크로소프트여서인지 시스템 구축도 굉장히 공격적입니다.

- 2위인 HPE/Cray의 오로라 시스템은 꽤나 오래전부터 시작한 프로젝트인데요, 한때 1위까지 했던 Summit과 거의 시작은 같았던 걸로 기억하는데 이제서야 시스템이 등재되었네요. 설명에 따르면 현재 시험 가동 중이고 절반만 시험을 돌린 것이라는데, 2위에 오른 걸 보면 완성되어서 최적화까지 되면 1위를 노릴 것 같습니다. 게다가 작정하고 인텔이 달려든 프로젝트라는 것이 보입니다. 가속기가 인텔의 GPUMax입니다. NVIDIA 독주 속에 AMD의 Instinct 가속기가 종종 쓰이는데 그 와중에 인텔의 가속기로 시스템을 구축했습니다.

 

시스템의 성능 추이입니다.

추이는 딱히 크게 눈에 띄는 건 없습니다. 현재 1위 Frontier가 4회 동안 1위를 했으니, 다음 회차 쯤에 새로운 1위가 등장할 수도 있겠다는 예측을 해볼 수 있겠네요. (그래프에서 갈색 세모 점)

 

국가별 통계입니다.

최근 몇 회간 중국의 시스템 등재가 눈에 뜨게 줄었습니다. 아예 등재를 안 하는 것 같기도 합니다. 그러면서, 미국의 점유율이 늘어났지요. TOP500 순위를 취합하고 정리하는 단체가 미국 쪽이다 보니 자기네가 잘 해서 그렇다고 하겠지만, 중국이 보이지 않을 뿐이라 생각합니다.

대신 위에도 언급했지만, 네덜란드, 스웨덴 같은 유럽 국가들이 눈에 띕니다. 예전에도 프랑스, 영국, 이탈리아는 눈에 가끔 띄었는데 다른 나라들도 큰 시스템들을 많이 구축하고 있음이 보입니다.

시스템 수도 수지만, 성능 지분을 보면 미국이 절대적으로 큰 시스템이 많습니다.

 

대륙별 점유율은 올해 신규 등재 시스템으로만 보겠습니다.

미국에 새로운 시스템이 많이 등재되고 있고, 유럽도 엄청납니다. 아시아는 올해 일본(6), 한국(5)가 크네요. 중국은 올해 등재된 시스템이 1대입니다. 우리나라도 TOP500에 등재될 정도의 대형 시스템이 확실히 증가하고 있습니다.

 

프로세서 세대별 통계입니다.

아무래도 Xeon 2세대 제품이 아직까지 전체 순위에는 많습니다만, 성능 쪽을 보면 AMD EPYC 3세대 Milan이 대형 시스템에 많이 쓰이고 있음을 알 수 있습니다. 거기에 작년 말에 공개된 Xeon 4세대 Sapphire Rapids가 대형 시스템에 많이 적용되기 시작했습니다. 인텔이 한참동안 최신 PCI 규격 적용이 늦었는데, 이게 이제 AMD와 같아지니 최신 기술의 반영이 필수적인 대형 HPC에 인텔 프로세서들이 채택되기 시작했습니다. 그래도, 현재로는 AMD의 프로세서가 사양 면에서 좀 더 나아 보이긴 합니다.

 

신규 등재된 시스템으로 프로세서들을 훑어 봅니다.

지난 회차(61회)까지는 AMD EPYC 3세대가 많았지만, 이번 회차에서 확실이 인텔 4세대 Xeon이 많습니다. 정말 오래간만에 인텔의 강세를 보네요. 

 

다음은 가속기를 채택한 시스템에 대한 통계입니다.

가속기를 채택하는 시스템 수는 꾸준히 늘어나고 있습니다. 숫적으로 절대적으로 많은 건 아니지만, 성능 만으로 보면 71%가 넘는 부분이 가속기를 채택한 시스템의 성능입니다. 가속기도 시스템 수로는 이전에 구축한 NVIDIA Ampere와 Volta 시스템이 많지만, 대형 시스템에 AMD Instict가 많이 채택한 것을 알 수 있습니다. 또한, NVIDIA의 최신 H100이 급격히 증가하고 있음이 보입니다. 전세계적인 품귀인데, 그럴 만해 보이죠. 이렇게 초대형 시스템에 구축하고 있는데, 자잘한 시스템들에 배정할 수량이 절대적으로 부족한 거겠죠.

 

신규 등재된 시스템의 가속기들을 들여다 보겠습니다.

아직까지는 수급이 양호한 A100이 수량이 많지만, 확실히 대형 시스템엔 H100이 장착되고 있습니다. 그리고, 수량은 몇 안 되지만, 인텔의 GPU Max 탑재한 시스템이 성능 부분도 상당해서 좀 들여다 볼 필요가 있겠습니다. NVIDIA의 독주로 가속기의 선택에 여유가 없다고들 하는데, 인텔의 GPU Max가 대안이 될 수도 있어 보이네요.

 

수퍼컴의 인터커넥트는 굉장히 중요한 요소 중 하나이죠.

전통적인 이더넷도 속도가 많이 빨라져서 Ethernet 100G로 구축하는 시스템도 많아졌습니다. 하지만, 지연 속도가 절대적으로 낮은 인피니밴드가 여전히 성능쪽에선 많은 부분을 차지합니다. 특히나 200G 이상인 HDR (200G), NDR (400G)가 점차 많아지고 있는 추세입니다. AMD는 이미 빨랐지만, 인텔의 PCI Express 속도가 빨라짐에 따라 조금 더 인피니밴드의 속도 가속화도 빨라지는 것 같습니다. HPE/Cray의 자체 고속 네트워크 인터페이스인 Slingshot은 원체 대형 시스템에 많이 채택되다 보니 성능 점유가 높습니다.

 

새로운 시스템의 인터커넥트를 봅니다.

역시나 인피니밴드를 많이들 씁니다. 이더넷 100G 도 많지만, 규모가 작은 시스템에 많이 쓰고 있음이 확인되고요. 규모가 적당한 곳에는 이더넷 100G를 써도 괜찮겠어요. 특이한 것은 세상에서 사라진 것으로 보였던 前인텔의 옴니패스 인터커넥트가 새롭게 등장하기 시작한 것입니다. 이번 SC 행사에 가서 알게 된 것인데, 옴니패스 부문이 인텔에서 떨어져 나와서 Cornelis란 회사에서 새롭게 부활했더군요. 예전에 100G 수준이었지만 200G까지 속도도 올렸습니다. 좀 공격적으로 마케팅을 하는 것 같은데, 지켜봐야겠습니다.

 

업체별 점유율입니다.

전체를 보면 Lenovo가 점유율이 높지만, TOP100 이내의 대형 시스템엔 HPE/Cray가 절대 강자입니다. 거기에 유럽을 중심으로 활동하는 Eviden이 대형 시스템 구축이 많네요. Bull이란 회사가 Atos에 합병되고, 또 합병되어 현재의 Eviden이란 이름이 된 것인데, 많이 컸습니다. 😄

 

성능쪽으로 업체별 점유유입니다.

시스템 댓수에서는 Lenovo가 절대적으로 많았지만, 성능으로 보면 HPE/Cray가 지배적입니다. 최초의 수퍼컴을 만든 Cray가 여러번 주인이 바뀌어서 지금은 HPE 산하에 있긴 하지만, 여전히 세상의 최고의 수퍼컴을 만들고 있습니다. 일본 회사가 여전히 여기에 이름을 올릴 수 있다는 게 대단하긴 합니다.

 

신규로 등재된 시스템들을 대상으로 업체별 통계입니다.

역시나 Lenovo가 많습니다. Lenovo가 주인은 중국이지만, IBM의 x86 서버 부문에서 떨어져 나온 것이다 보니 전세계적으로 구축을 많이 하고 있습니다. 일반 서버와 클라이언트 부문에선 최강 회사 중 하나인 Dell Technologies도 꽤나 설치하고 있긴 합니다. 인텔이 성능 점유가 이번 회차에 높은데, 2위인 HPE/Cray의 Aurora가 인텔 이름으로 올려서 그런 겁니다.

 

한국의 수퍼컴퓨터입니다.

제가 이 순위를 10년 넘게 분석, 정리하고 있는데, 이렇게 한국의 시스템이 상위권에 많이 등재된 적은 처음입니다. 혹자는 22위 밖에 안 된다고 지적하는 글도 봤습니다만, 국가 전체의 산업 규모로 봤을 때 미국이랑 비할 바가 아닌 겁니다. 예전에도 분명히 사용은 하고 있었겠지만, TOP500에 등재는 안 되고 있던 것 같은데, 이제는 시스템 등재도 좀 더 활발해진 것 같습니다. 기상청이나 KISTI 시스템 정도가 등재되었지만, 이젠 기업 연구소의 시스템도 등재되고 있습니다. 굉장히 고무적인 일이라 하겠습니다.

 

이번 62회차 TOP500을 나름대로 요약하겠습니다.

1위는 여전히 Frontier가 유지하고 있지만, 곧 새로운 1위가 등장할 것 같습니다.

초대형 시스템의 구축이 많아지고 있습니다. 세상에 데이터가 급격히 증가하고 있고, 그 데이터를 분석, 활용하기 위한 수퍼컴의 수요가 그만큼 증가했다는 것이겠지요. 이로 인해 유럽과 한국도 시스템 구축이 증가도 눈에 띄는 것일 겁니다.

기술적으로는 아주 새로운 것은 없습니다. 다만, 인텔 Xeon 4세대가 등장하면서, AMD에 빼앗긴 점유율을 조금 회복하고 있는 모습입니다. 가속기 부문은 NVIDIA 독주 속에 AMD와 인텔의 가속기가 초대형 시스템 구축에 적용되면서 상당한 성능을 과시하고 있습니다.

네트워크 부문에서는 400G의 인피니밴드 NDR이 증가하고 있는 것이 역시나, 고속 네트워크가 중요하다는 것 또한 보여지네요.

이 정도가 2023년 11월에 공개된 TOP500 수퍼컴퓨터 랭킹으로 알아본 내용입니다. 데이터가 증가하고, 그 데이터의 처리에 더 많은 컴퓨팅 자원이 필요하기에 수퍼컴의 활용은 계속 증가할 것입니다. (주)이스파이스와 함께 지켜 보시죠.

※ 모든 자료는 Top500.org 홈페이지에 공개된 500위까지의 순위 데이터를 이스파이스 연구소 자체적으로 분석 정리한 것입니다.

 

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