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2017년의 서버 프로세서 동향, 인텔편

조회 수 135 추천 수 0 2017.02.07 00:34:11
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Intel은 2017년 중반 제6세대 Core프로세서(개발 코드명:Skylake)와 같은 아키텍처 Xeon E5/E7시리즈를 낼 예정이다.최신 세대의 Xeon E5/E7시리즈는 지금까지 어떻게 달라지거나 바뀌지 않을까.

이번에는 나올 예정인 최신 Xeon에 대해서 현 시점의 정보를 바탕으로 전달한다.

Skylake기반의 Xeon E5/E7이 등장 예정

새로운 Xeon에 대해서, 제품명은 정식으로 발표되지 않지만 여기에서는 가시에 주로 2~4소켓용 Xeon E5 v4의 후계자 Xeon E5 v5(개발 코드명:Skylake-EP)주로 4~8소켓용 Xeon E7 v4의 후계자 Xeon E7 v5(개발 코드명:Skylake-EX)로 이야기를 진행시킨다.모두 Skylake아키텍처를 채용한 제품이다.

Xeon E5 v5, Xeon E7 v5출시 일정은 2016년 11월 미국에서 개최된 SuperComputing 16(SC16)에서 2017년 중반으로 알려졌다.

코어 수는 최대 32코어/64스레드가 되는 것 같다. 동작 클럭은 앞 세대 Xeon E5 v4와 비교하면 최대 200~300MHz 오른다. 다만 고 클럭의 Xeon은 코어 수, 캐시 메모리가 적다.코어 수가 가장 많은 32코어 제품은 2GHz정도 되는 것 같다.

Xeon E5 v4에서는 최대 코어 수가 22코어이었지만 Xeon E5 v5에서는 10코어 이상 오르게 된다. 제조 프로세스 자체는 Xeon E5 v4와 Xeon E5 v5에서는 같은 14nm이 채용되고 있어 코어의 최적화를 해도 10코어도 늘어났다고 보기는 어렵다.어쩌면 Xeon E5 v4에서는 수율이 관계에서 꺼졌던 핵심이 14nm의 제조 공정이 익어 온 것으로 언니가 될지도 모른다.

명령 세트에 대해서도 AVX512지원, 부동 소수 점 연산과 암호 알고리즘의 고속화 등이 행해지고 있다.

Skylake-EP/EX는 AVX512부동 소수 점 연산과 암호 알고리즘의 고속화 등이 행해지고 있다.게다가 Xeon Phi에서 채용된 고속 네트워크의 Omni-Path가 지원되는(출처:미국 Intel이벤트, Supercomputing16의 자료보다)

또 Xeon E5 v5에서는 소켓이 변경될 예정이다.Xeon E5 v4에서는 LGA2011이 쓰였지만, Xeon E5 v5에서는 LGA3467로 핀 수가 대폭 늘어나고 있는 모양이다.

핀 수가 늘어나는 원인으로서는, Xeon E5와 Xeon E7에서 지금까지는 다른 소켓 디자인을 통합하고 2소켓용, 4소켓용, 8소켓용 각 제품을 공통화하는 데 있다.

Intel은 2/4/8소켓에서 사용하는 칩 세트 등을 공통화함으로써 서버 벤더가 복수의 서버 제품을 개발하기 쉽도록 하기 위한 것 같다.물론 Intel측에서도 현재는 엇갈리고 있는 Xeon E5/E7등 2계열 칩셋(플랫폼)의 개발 자원을 통합함으로써 개발 부문의 슬림화도 오른다.

또 8소켓 서버는 일반적이지 않고, 미션 크리티컬 용도에 특화 되어 있어 칩 세트를 포함하고 비용이 비싸다.이어 8소켓 이상의 서버에 관해서는 일부 서버 벤더가 자사 개발의 칩 세트를 사용하여 구성하면서 출하량으로는 매우 소수이다.

이렇게 Xeon E5 v5와 Xeon E7 v5는 핀 수, 핀 배치, 신호 선을 포함하고 물리적인 차이가 없어진다.어쩌면 앞으로는 E5/E7과 같은 브랜드 이름은 없어질지도 모른다.

종래, Xeon E7시리즈에는 핵심적 용도를 바라보고, 시스템의 신뢰성 및 보안을 향상시키는 기능이 탑재되어 있었다.Intel에서는 Xeon E7의 이러한 기능을 Xeon E5에 넣어 왔지만, Xeon E5 v5에서는 Xeon E7의 핵심적 기능을 더 몇가지 넣고 있다고 한다.

이런 면에서도 Xeon E5/E7에서 다른 부분은 프로세서가 지원하는 최대 프로세서 수(소켓 수)뿐이라는 방향으로 되어 갈 것 같다.

또한 2017년에 발매가 예정된 Xeon Phi(개발 코드명:Knights Mill)도 같은 소켓이 될 예정.

Intel로는, 딥-러닝 등의 가속 마레 다로 Xeon Phi와 FPGA을 고 프로세서로서 이용하는 것을 제창하고 있다(출처:International Supercomputing Conference 2016의 자료보다)

Xeon Phi는 단독으로 OS를 귀찮게 바뀌었다.또, 코어도 Atom기반으로 함에서 성능이 대폭 업그레이드되고 있다(동좌)

Xeon Phi는 딥 러닝만 아니라 금융, 라이프 사이언스, 비주얼 라이제이션 등으로 퍼포먼스를 올린다(동좌)

차세대 Xeon Phi(Knights Mill)은 2017년 후반에 발매. 더 AI동시에 튜닝한 프로세서(출처:Intel Supercomputing 16의 자료보다)

2016년 6월에 발매된 제2세대의 XeonPhi, X200패밀리(Intel의 Web사이트보다)

제2세대의 XeonPhi를 탑재한 하프 사이즈의 Compute유닛(동좌)

메모리나 인터 커넥트의 변경 사항

Xeon E5 v5는 메모리로는 DDR4 2666을 지원한다. 또한 채널 수로는 6개(Xeon E5 v4에서는 4채널).1채널당 2개의 DIMM이 지원된다.

프로세서 간의 접속에 사용하는 것은 Xeon E5 v4의 QPI에서 새로운 UPI라는 인터 커넥트로 변경된다. UPI는 최대 10.4MT/초(QPI는 9.6GT/초)과 버스 속도가 고속화되고 있다.1프로세서에서 UPI가 최대 3개 준비함으로써 8소켓 서버에 대응한다.

Xeon E3등 1소켓 서버에 대해서는 LGA3467에서는 규모가 크기 때문에 핀 수를 줄인 LGA2061이 사용될 것 같다. 그리고 LGA2061은 하이엔드 데스크탑용 Core프로세서에서도 사용된다.메모리는 DDR4이 4채널(1채널당 2개의 DIMM).

3D Xpoint메모리에서 서버 전체를 고속화

Skylake세대의 Xeon에서는 Intel과 Micron Technology가 공동으로 개발한 새로운 비휘발 메모리"3D XPoint"가 지원되는 것이다.

3D Xpoint는 당초 기존의 NAND형 플래시 메모리의 1000배의 성능을 가지면 대대적으로 방송되고 있었지만, 제1세대는 그만큼의 퍼포먼스는 나오지 않을 것이다.또 염가로 대용량 메모리가 제공할 수 있다고 밝힌 것도 제1세대에서는 실현 못 하겠어.

Intel이 제공하는 "Optane"는 SSD나 HDD와 메모리에 들어가현금으로 이용하는 것으로 보인다. 인터페이스는 PCIe Gen 3 x4(제품에 의해서 x2)이 사용되고 있다.당초 알려졌던, 메모리 슬롯에 꽂은 NVRAM은 제1세대에서는 실현될 것 같지 않다.

용도에는 Intel의 Optane은 가전 시장에 주력하고 Micron이 제공하는 "QuantX"는 엔터프라이즈 시장에 주력할 것으로 알려졌다.QuantX는 PCIe x4/x8등 확장 카드 형태의 고속 스토리지로서 제공될 것 같다.

또한 클라이언트 PC에 대해서는 제7세대 Core프로세서(개발 코드명:Kabylake)로부터 도움이 된다.

Kabylake는 Intel이 개발하고 있는 새로운 비휘발성 메모리의 Optane(3D Xpoint)에 대응하고 있다(출처:CES에서 열린 Intel의 Kabylake발표회 자료보다)

Xeon의 변화

Intel에서는 2015년 인수한 FPGA대형의 Altera를 인수하고 있지만 Xeon의 변형으로, Altera의 FPGA(Arria 10 GX)와 Xeon(Broadwell세대)을 MCP(Multi Chip Package)에서 1프로세서로 한 제품을 샘플 출하하고 있다.

당초는 2016년에는 제품화한다고 하였지만, 2017년 1월 현재 정식 릴리스는 아니다.현재는 14nm에서 제조된 FPGA의 Stratix 10을 사용한 MCP를 검토하고 있는지도 모른다.

또 FPGA의 프로그래밍 툴 정비 등 수많은 과제가 있어 당분간 대규모 클라우드 사업자 등을 위해서 수주 생산 같은 형태로 제공될 가능성이 높은 것 아닌가.

2016년 3월에 개최된 Open Compute Project의 콘퍼런스에서는 Arria 10 GX와 Xeon(Broadwell세대)을 1소켓으로 한 프로세서를 발표.

Arria 10 GX와 Xeon(Broadwell)이 들어간 프로세서(동좌)

OCP에서 발표된 FPGA보다 한세대를 진행한 것이 Stratix 10.어쩌면 제품으로는 Stratix 10을 탑재한 Xeon가 될지도 모른다(상동)

향후 Xeon은?

CES에서는 2017년에 저전력 노트북 PC용으로 출시된 Kabylake프로세서의 데스크탑용이 발매되었다.아울러 10nm에서 제조하는 차세대 전력 절약 프로세서 Cannonlake(개발 코드명)을 탑재한 레퍼런스의 노트 PC의 시위를 벌이고 있다.

Cannonlake는 2017년 중의 발매가 표명되고 있지만 Kabylake을 10nm의 프로세스에서 제조한 것만이 되어, 아키텍처는 거의 바뀌지 않는다.또 10nm제조 프로세스에 관해서는 여러가지 문제점을 지니고 있어 잘 양산이 있을지 의문이다.

실제로 Cannonlake는 전력 절약의 노트 PC용으로 출시된 데스크 톱과 퍼포먼스 노트 PC용에는 2018년에 14nm에서 제조하는 Coffeelake(개발 코드명)이 등장한다고 이야기되고 있다.

기존 서버용 가전용부터 1세대~2세대 늦게 발매됬지만 새로운 10nm제조 공정의 개발 등이 요구되므로 서버용 프로세서가 Cannonlake으로 이행하는 것은 지금보다 시간이 걸릴 가능성이 있다.

전술한 같은 10nm제조 공정의 문제가 있다면 Cannonlake는 서버 프로세서로서는 팔딱팔딱 뛰며, 이번에 다룬 Skylake세대의 Xeon의 다음 세대로서는 2018년에 Kabylake기반의 Xeon이 2019년에는 Coffeelake기반의 Xeon이 각각 등장하게 될 것이다.

다만 Skylake세대의 Xeon에서 소켓 등이 대폭 변경될 수 있으며 Kabylake와 Coffeelake세대는 그대로의 소켓이 사용할 수 있게 된다고 생각된다.

또한 새로운 마이크로 아키텍처와 제조 프로세스 개발에 관해서는 PC를 중심에 둔 체제에서 데이터 센터 등을 위한 체제로 방향이 끊기고 있다.PC용으로 서버용으로 마이크로 아키텍처가 별개가 된다고 보기는 어렵지만 서버용 프로세서에서 기능을 삭감한 코어를 PC에서 쓰게 될지도 모른다.

다만 프로세서의 세대가 바뀌어도, 퍼포먼스는 크게 향상하지 않고 있다. 이번 가전용으로 출시된 Kabylake코어는 1개 앞의 Skylake와 코어 수나 성능 면에서는 거의 바뀌지 않는다.크게 진화하는 것은 내장 GPU부분이다.

2017년 1월에 발매된 제7세대 Core프로세서(Kabylake)은 코어의 퍼포먼스 향상보다 GPU의 성능 향상이 두드러진다(출처:CES에서 열린 Intel의 Kabylake발표회 자료보다)

제7세대 Core프로세서는 4K비디오나 3D게임을 높은 성능으로 표시할 수(동좌)

이런 점에서 당분간 서버용 프로세서에서도 코어 자체의 대폭적인 퍼포먼스 향상은 전망할 수 없다.코어 개수에 대해서도 제조 프로세스의 이행 기간이 길어지고 있어 부쩍 늘어나지 않을 것이다.

또 Windows Server 2016과 SQL Server, Oracle DataBase처럼 코어 라이센스를 채용하고 있는 소프트웨어가 늘었고, 물리 코어 수가 늘어나면 라이센스료가 키우자는 것이다.

그러므로, 하드웨어의 비용만 아니라 OS이나 데이터베이스 등을 포함한 시스템 전체의 비용을 계산할 필요가 있다.예전처럼 신세대의 프로세서를 도입하기로 대폭적인 퍼포먼스 향상을 꾀한다는 시대는 끝나고 향후는 프로세서보다 NVRAM과 SSD등의 고속 스토리지에 비용을 거는 시대가 될지도 모른다.

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