’가속기 SoC용 메인보드와 병렬연산유닛(XPU)제어 기술’은 고집적 고효율 컴퓨팅 노드로 구성된 클러스터 구축을 통한 슈퍼컴퓨팅 시스템의 한 구성 요소인 메인보드 하드웨어와 병렬연산 프로그래밍 소프트웨어를 의미한다.
메인보드에 있는 수백개의 다양한 IC에 공급되는 전원은 외부 전원장치(PSU)로부터 공급되나, 전원의 종류가 다양하기 때문에 다양한 전원 IC를 통해 전원을 생성해야 한다. 이러한 다양한 전원은 특정 순서에 의해 발생되도록 해야 하기 때문에 CPLD를 활용한 전원 시퀀스를 생성해야 한다. 전원은 별도의 보드 제작을 통해 메인보드의 전원을 테스트해야 하며, 이러한 기술은 경험이 많은 설계자에 의해 수행되어야 한다. 기존의 임베디드 보드나 PC급 보드와 달리 서버급 전원 생성 및 모니터링 기술이 반드시 필요한 상황이다.
- 국내최초로 자체 개발한 슈퍼컴퓨터용 가속기 SoC를 탑재하기 위한 메인보드기술로서 SoC용 보드와 호스트보드로 구성되어 SoC 검증만을 위해 SoC용 보드를 동작시킬 수 있는 설계 내용 포함
- 메인보드 내부에 전원 및 클럭을 공급하기 위해, 외부전원장치(PSU)를 통해 12V를 인가받아 다양한 내부 전원을 발생시키고 분배한다. 클록의 생성, 분배, 리셋 기능을 포함한다.
- 초병렬 프로세서에는 최신 메모리 기술인 DDR5가 장착되며, 호스트 장치를 지원하는 상용 프로세서에는 DDR4가 장착되어 계산 기능을 가속화한다.
- 메인보드 내부 및 외부 인터페이스를 통해 I/O 장치 연결시 고속 인터페이스인 PCIe 인터페이스를 활용한다. 내부의 컴포넌트를 모니터링하고 제어할 수 있는 BMC(Board Management Controller) HW기능을 포함한다.
병렬연산유닛제어 기술은 다음과 같은 기능과 기술적인 특징을 제공한다.
- 국내최초 자체개발된 슈퍼컴용 가속기 SoC 및 관련 HW에 특화된 OpenCL 프로그래밍 모델을 지원하며, Runtime의 backend로 동작하고 이에 필수적인 디바이스 드라이버 라이브러리와 장치설정을 위한 관리도구를 포함한다.
- 메인보드 및 가속기 HW에 특화된 OpenCL 프로그래밍 모델로 작성된 병렬응용 프로그램의 병렬연산커널 실행을 지원하기 위해 필요한 전반적인 드라이버 기능을 제공하며 호스트 작동부와 가속기 작동부로 구성된다.
- 호스트 작동부에서는 XPU 디바이스 장치 인식, 드라이버 초기화 및 등록/해제, XPU 구동 및 OpenCL 병렬응용 프로그램의 실행을 XPU에 요청한다.
- 가속기 작동부에서는 Host 시스템에서 요청된 병렬연산작업 스케쥴링 및 명령 실행을 처리하고 작업 처리 결과를 이벤트로 전송하는 기능(IXD: Inner XPU 드라이버)과 XPU에 병렬연산작업 실행을 위한 레지스터 읽기/쓰기 및 인터럽트 처리 기능(XPD: XPU Platform Driver)을 제공한다.
가속기 SoC용 메인보드 기술
(1) 메인보드 상세 설계
- 규격 및 인터페이스, 상세설계 내용
- 전원, 클록, 메모리, PCIe, I2C, I/O 회로, 디버스 보드 설계 내용
(2) 메인보드 시험 항목 및 시험 결과
- 전원시퀀스 동작
- 메인보드 동작 시험 절차 및 시험 결과
(3) 메인보드 성능 분석
- Signal Integrity 및 Power Integrity 분석
- 단일 노드 동작 및 성능 시험
병렬연산유닛제어 기술
(1) 디바이스 드라이버 모듈 설계
- High level 드라이버(XHD)의 병렬연산 작업 실행 및 관리 기능 설계 내용
- 병렬연산유닛 장치 관리 및 드라이버용 라이브러리 설계 내용
- Linux를 지원하는 platform 수준 PCIe 인터페이스 드라이버 기능 설계 내용
- 병렬처리연산유닛을 위한 병렬연산작업 스케쥴링 및 이벤트관리 설계 내용
- 메모리 관리 기능 설계 내용
(2) 디바이스 드라이버 구현 및 시험
- High level 드라이버(XHD)의 병렬연산 작업 실행 및 관리기능 구현
- 병렬연산유닛 장치 관리 및 드라이버용 라이브러리 구현
- Linux를 지원하는 platform 수준 PCIe 인터페이스 드라이버 기능 구현
- 병렬처리연산유닛을 위한 병렬연산작업 스케쥴링 및 이벤트관리 기능 구현
- 메모리 관리 기능 구현
- 병렬연산유닛 제어기술 시험 결과
특허1건 기술실시권
기술문서 63건
SW 1건
제작된 HW 설계내용 4건
- 국산 가속기 프로세서를 활용한 컴퓨팅노드 HW 개발에 활용
. 초병렬 프로세서 SoC를 상호 연결하여 컴퓨팅 노드 설계
. 상용 프로세서를 활용한 메인보드 설계에 활용
- 거대과학 및 인공지능 계산용 가속기의 운용 SW로 활용 가능
. 고성능 컴퓨팅 데이터 센터 구축 시 활용 가능
. 클라우드용 HPC 인프라 구축 가능
. 인공지능 응용 실행을 위한 시스템 SW로 활용 가능