[분석정보] IDF13 San Francisco에서 보는 2014년의 서버용 프로세서

 

9 월 10 일부터 미국 샌프란시스코에서 Intel 개발자 세미나 "Intel Developer Forum 2013 San Francisco"(이하, IDF13 San Francisco)가 개최 되었다. 그래서 IDF의 자료 등을 바탕으로 2014년에 예정되어 있는 Intel의 서버용 프로세서를 해설해  나가자.

 

Xeon 시리즈는 Ivy Bridge 세대로

　9월 초에 발표된 2 소켓 서버용 Xeon E5-2600 v2와 1 소켓 서버를 위한 Xeon E5 1600 v2는 "Ivy Bridge-EP" 라는 코드 명에서 알 수 있듯이, Ivy Bridge 세대 프로세서 이다. 많은 서버 업체들은 Xeon E5-2600 v2를 2 소켓 탑재한 서버를 출시 할 예정이며, 가장 대수가 나오는 분야가 될 것이다.

　또한 2013 년 내에는 4 소켓 이상의 서버에 해당하는 새로운 Xeon E7 개발 코드 명 "Ivy Bridge-EX "로 불리는 것이 발매된다.

　개발 코드 명 마지막 "EX"라는 명칭이 나타내는 바와 같이, Xeon 시리즈에서는 가장 하이엔드 용으로 주로 4 소켓 이상의 서버에서 사용하는 프로세서 이다.

　현재 제공되고 있는 Xeon E7 시리즈는 Sandy Bridge 세대보다 더 1 세대 이전 Westmere 세대 (제조 공정은 32nm)이므로, Ivy Bridge 세대에서 보면 2 세대 이전. 주로 기업의 기간 시스템에서 사용되는 것과 같은 서버에서 채용되고 있는 Xeon E7 시리즈이지만, 과연 최근의 서버에서 적극적으로 채용되지 않고, 새로운 세대의 업데이트를 기다렸다.

　새로운 Xeon E7 시리즈 (Ivy Bridge-EX)는 최대 15 코어 / 30 스레드, 내장 캐시 메모리가 약 40MB가 될 것으로 예상되고 있다. 탑재 할 수 있는 메인 메모리도 프로세서 당 1.5TB에서 8 소켓 서버에서 총 12TB 의 거대한 메인 메모리를 탑재하는 서버이다. 또한 지원되는 메모리도 빠르게 되므로 전체 성능도 올라간다.

　새로운 기능으로는 Xeon E5 2600 v2에서 탑재된 반복이 적은 임의의 숫자를 생성하는 Intel Secure Key (RDRAND), 관리자 모드에서 실행 보호하는 Intel OS Guard 가상화 기능 ACPIv 등이 탑재되는 것이다.

　또한 Xeon E7은 기업의 미션 크리티컬 시스템에 요구되는 RAS (Reliability, Availability, Serviceability : 신뢰성, 가용성, 서비스 성) 기능이 포함되어 하드웨어에 문제가 발생해도 시스템을 다운시키지 않는 구조로 되어있다.

　또한 Ivy Bridge-EX는 Run Sure Technology라는 기능이 탑재 될 예정이다. Run Sure Technology는 프로세서의 각 부분이 제대로 작동하고 있는지를 확인하고 오류가 발생했다면 그 부분을 분리하는 구조이다. 이렇게 하면 성능이 저하 되어도 시스템 다운을 일으키지 않고 계속 작동하게 된다.

　또한, 전술한 바와 같이, Westmere 세대에서 2세대 진화한 CPU 아키텍처와 제조 공정이 채용되기 때문에 15 코어 / 30 스레드라는 강력한 프로세서이면서 현재의 Xeon E7 시리즈보다 저소비 전력화가 이뤄진 것이다.

　Intel에 따르면 Ivy Bridge-EX는 2013 년 Q4에 출시된다. 따라서 프로세서의 발표 자체는 10 월에서 늦어도 12 월까지 실시 될 것이다. 동시에 HP를 필두로 여러 회사에서 새로운 Xeon E7을 채용한 서버도 발표 될 것으로 보인다.

　또한 미국 HP 등에서는 Itanium을 사용하여 HP Integrity 서버와 비용 효율적인 x86의 ProLiant 서버를 융합한 제품으로 제공하려고 계획하고 있으며, 거기에 새로운 Xeon E7 서버가 사용되는 것으로 예상된다.

 

Xeon-E7은 Ivy Bridge 세대가 되어, 대폭적인 성능 향상과 전력 절약화를 도모

 

 

EPR 시스템을 개발하고 있는 SAP는 새로운 Xeon-E7에 대해 큰 기대를 하고있다

 

 

마이크로 서버용 Atom 시리즈도 주목

　Xeon E5-2600 v2와 거의 같은시기에 발표된 Atom C2000은 Atom을 위한 새로운 아키텍처인 Silvermont 코어가 채용된 프로세서이다.

　Silvermont 코어는 이전 Saltwell 코어 마이크로 아키텍처 디자인을 일신. 아웃 오브 오더 형의 프로세서로 변경하고 어느 정도의 성능을 낼 수 있게 되었다.

　CPU 코어 자체는 2 코어에서 2차 캐시 메모리를 공유하기 때문에 바리에리션는 2의 배수가 되어, 2 ~ 8 코어까지 준비되어 있다. 또한 최대 2.6GHz까지 터보 부스트도 실현되었다.

　아키텍처는 64 비트 x64 아키텍처를 채용하고, SSE 4.1/SSE 4.2을 지원하고 있다. 또한 AES 암호의 암호화와 해독을 가속화하는 명령 AES-NI, Ivy Bridge에도 탑재된 Intel Secure Key, Intel OS Guard 등도 이용 가능하다.

　메모리는 성능을 향상시키기 위해 1600 DDR3/DDR3L를 2채널 지원 (ECC 된 메모리도 지원 가능) 1 채널당 2 개의 DIMM을 설치할 수 있으므로 최대 64GB의 용량을 제공한다.

　또한 기업에서의 이용을 생각하고, 강력한 DRAM 오류 보호 기능, 내부 데이터 경로 패리티 보호 등의 기능을 사용할 수 있어 가혹한 엔터프라이즈 환경에서 이용해도 문제가 일어나기 어려운 되도록 배려했다.

　네트워크는 Gigabit Ethernet (GbE) 또는 2.5Gbs의 Ethernet이 4 개 지원되고 있다. 현재 Ethernet에서는 GbE가 표준이 있기 때문에 그쪽에서 이용되는 것이 대부분, 2.5Gbs의 Ethernet은 특수한 용도로 될 것이다.

　HP는 고밀도 서버 MoonShot에서 일찍 Atom C2000을 채용하고 싶다고 생각하고 있는 것 같다. Atom C2000 정도의 성능이 있으면 현재 MoonShot의 주요 용도로 간주되는 Web 서버의 프론트만이 아니라 빅 데이터 해석을 하는 Hadoop 서버로 이용되는 것이다.

 

 

 

Atom C2000 아키텍처. 최대 8 코어, 메모리는 최대 64GB를 지원.

CPU 코어의 개량에 의해 Atom S1200보다 7 배의 성능 향상을 한다

 

 

2014 년의 서버용 프로세서는?

　사실 2014 년 Xeon E5 시리즈는 IDF13 San Francisco에서 발표되지 않았다. 따라서 필자의 예측도 들어가는 확정적인 정보가 아닌 것을 먼저 알자.

　현재 데스크톱, 노트북 PC 용으로는 제조 공정이 22nm의 Haswell (개발 코드 명 4 세대 Core i 프로세서)가 제공되고 있다. Haswell은 CPU 코어의 성능 향상보다 GPU 부분의 강화, 저소비 전력화가 메인 테마가 되고 있기 때문에, 노트북 PC 및 하이 엔드 태블릿 등에서의 이용에 기운다.

　어떤 의미에서 이러한 용도에 프로세서의 디자인 방향을 전환하려면, 데스크탑 등에서는 이전 Ivy Bridge 세대와 성능 적으로는 크게 변하지 않는 프로세서가 되었다 (데스크탑 PC에서도 저소비 전력화 GPU의 성능 향상 등의 장점은 있다).

　거기에 Haswell를 데스크탑 용으로 재제작한 "Haswell 리프레시"라고 하는 프로세서를 2014년에 출시 할 계획이 있는 것 같다. Haswell 개는 CPU 코어 수를 늘리거나 작동 클럭을 높이거나 메모리 채널 수를 늘리거나 하게 될 것이다.

　Haswell 코어 아키텍처를 크게 손이 들어갈 것으로는 생각되지 않고, 어느 쪽이든 이라고 하면, 현재 데스크탑 용 최상위 프로세서 Core i7-4960X와 같은 것이 되는 것은 아닐까 필자는 예측하고 있다.

　Core i7-4960X는 Ivy Bridge-EP의 1 소켓 버전 Xeon E5-1600 V2와 거의 같은 제품이되고 있기 때문에, Haswell 개가 출시 될 때 2 소켓 용 Xeon E5 시리즈 등도 리프레쉬 된다 필자는 예상하고 있다.

　Xeon E7 시리즈가 2014 년 Haswell 개 기반이 될지 여부는 모른다. Xeon E7 이라는 시장을 감안할 때, 프로세서의 업데이트가 자주있는 것은 메리트가 아니기 때문이다. Xeon E7 시리즈는 좀 더 긴 기간 동안 업데이트 되는 것은 아닌가.

　또한 2014 년에는 데스크탑 / 노트북 PC 용으로 제조 공정 14nm의 Broadwell (개발 코드 명)이 출시된다. Broadwell은 CPU 아키텍처는 Haswell 그대로 제조 공정을 14nm로 축소하는 프로세서이다.

　Broadwell는 Haswell보다 30% 전력 소비를 줄여 칩 크기도 작아진다. 더욱 태블릿 및 노트북 PC 용으로 튜닝되므로 성능보다 저전력, 저 발열을 메인 테마로 한 프로세서가 될 것이다.

　이러한 점을 감안할 때, 현재는 서버용 Broadwell 개는 2015 년이 될 것이다. 그러나 고밀도 서버를 위한 Broadwell SoC 기반의 Xeon E3는 2014 년에 출시되는 것은 아닐까.

　Atom C2000 시리즈의 후속 프로세서로, 2014 년 말까지 출시 될 것이 14nm 공정으로 제조되는 Airmont (개발 코드 명)이 된다. Intel은 Atom 프로세서는 Core i 시리즈 등에서 채용하고 있는 Tick-Tock 전략 (똑딱)을 채용해 나간다. 따라서 CPU 아키텍처를 일신한 Silvermont 이듬해에는 CPU 아키텍처에 별로 손을 넣지 않고 제조 공정을 미세화 한 (22nm에서 14nm) Airmont을 출시하는 셈이다. 2015 년에는 아키텍처를 전면적으로 개량한 프로세서가 제공된다.

　서버 전용의 Atom로는 14nm 프로세스의 Airmont을 채용한 Denverton (개발 코드 명)이 제공되며, 코어의 수가 증가하고,보다 저소비 전력화가 진행하는 것이다. 또한 I / O 관계의 개선도 도모된다.

 

1 소켓 Xeon 및 서버용 Atom 로드맵. 2014 년에는 1 소켓 서버 용으로 Broadwell 1 칩화 한 Broadwell SoC, Atom C2000의 차세대 프로세서 Denverton의 출시가 계획되어 있다.

 

 

 

IDF2013 샌프란시스코에서 시현된 14nm로 제조된 Broadwell 칩.

이번 시현된 Broadwell은 주변 칩을 통합하여 원칩화 한 SoC이다

IoT를위한 새로운 프로세서, Quark

 

 

Internet of Things (IoT)을 향한 새로운 x86 프로세서 Quark가 IDF13 San Francisco에서 발표 되었다. Quark에서 프로세서를 Intel이 제공 할뿐만 아니라 IP 코어로 사용자 기업에 제공

 

　또한 이번 IDF13 San Francisco에서는 Quark라는 새로운 프로세서를 발표했다. Quark는 Atom보다 더 저전력 프로세서이다. Quark는 프로세서뿐만 아니라 I / O 등을 탑재 한 SoC 로, 100mW 매우 작은 전력으로 동작한다. 프로세서 아키텍처로 x86 아키텍처를 채택하고 있다.

　Intel은 Quark를 Internet of Things (IoT)을 위한 프로세서라고 명언하고 있다. 즉, 다양한 기기가 인터넷에 연결되어 광범위한 센서 데이터를 클라우드에 접속하게 된다. Quark는 다양한 기기를 컨트롤하여 인터넷에 연결하는 프로세서이다.

　예를 들어, 시계 같은 밴드 맥박 측정기를 내장하여 24 시간 맥박을 체크하여 건강 관리에 도움이 되도록 발작이 일어 났을 때 병원이나 응급 경고를 내거나 하는 것도 가능하게 된다.

　기상 분야에서는 강우, 온도, 습도, 풍속, 일조 등 체크하는 센서를 저렴한 가격으로 개발할 수 있는 경우 수백 미터 사방에 센서를 배치하고, 매우 상세한 기상 데이터를 취득 할 수있게 된다. 이러한 섬세한 데이터를 모으고, 빅 데이터로 기상 예측에 유용하게 쓸 수도 있다.

　Intel은 Quark을 IP 코어로 제공하고 사용자 기업이 자유롭게 I / O 부분 등을 추가 할 수 있도록 할 예정이다.

　Quark의 제조에 관해서는 자세한 것은 밝혀지지 않았지만, Intel의 Fab뿐만 아니라 타사의 Fab에서도 실시 할 수있게 될지도 모른다. 그냥 누구나 Fab을 선택 할 수있는 것은 아니고, Intel가 인정한 Fab에서 제조 될 것이다.

 

향후 시장이 성장 IoT를 향한 프로세서는 초 저전력 네트워크에 대한 연결 보안이 필요하게 된다

 

 

 

IOT는 다양한 기기가 인터넷에 연결되고 다양한 데이터를 교환하게 된다. IOT의 세계를 실현하기 위해 무선 네트워크, 방대한 데이터를 처리하는 클라우드가 필요

 

 

데이터 센터 전체를 다시 디자인

　IDF는 단순히 서버를 위한 프로세서를 발표할 뿐만 아니라 향후의 데이터 센터 전체를 다시 디자인 하는 방향으로 향하고 있다. 이것은 프로세서의 성능이 해마다 배로 업 해 나가는 것이 없어지기 때문이다.

　또한 고밀도 서버와 새 서버가 나오거나 네트워크의 소프트웨어화 라고 할 수 있는 SDN (Software Defined Networking) 스토리지의 소프트웨어 화라고 할 수 있는 SDS (Software Defined Storage) 등의 개념이 나온 것도 물론 큰 요인이다.

　이러한 개념을 전제로, Intel에서는 SDDC (Software Defined Data Center)라는 개념을 내놓았다.

　서버가 프로세서와 메모리의 Compute 되고, 네트워크가 고성능 프로세서와 스위치를 결합한 프로그래밍 가능한 네트워크가 되고, 스토리지도 고성능 프로세서를 사용하여 플래시 메모리, 고성능 HDD, 저속 대용량 콜드 스토리지 등 계층화된 미디어를 자동으로 최대한 활용할 수 있는 시스템이다.

　그리고 데이터 센터에서는 이러한 시스템이 섀시 단위로 확장하게 된다.

　랙에 포함될 섀시 내부에는 광섬유 기반의 백플레인 등이 준비되어 필요한 모듈을 삽입하여 Atom 기반의 고밀도 서버, Xeon 기반의 고성능 서버 등이 구성 될 수 있을 것이다.

　물론, 동일한 섀시를 네트워크 또는 스토리지에 사용해 나가게 될 것이며, 섀시 사이의 연결과 랙 사이의 연결은 광대역 광섬유로 케이블 링하게 될 것이다.

　SDDC에서는 사용자의 목적에 맞게 Atom, Xeon 등의 프로세서를 선택하여 네트워크 구성, 스토리지 구성을 소프트웨어블 재구성 할 수있게 된다. 사용자가 소프트웨어를 사용하여 목적에 맞게 데이터 센터 자체를 동적으로 재구성 할 수 있는 부드러운 플랫폼으로 바꾸어가는 것이다.

 

Intel이 제창하고 있는 Rack Scale Infrastructure는 궁극적인 목표로 Compute, 메모리, 스토리지 등을 풀링하여 자유롭게 구성

 

 

현재 Rack Scale Infrastructure는 Compute 네트워크 스토리지를 광섬유로 연결하고 케이블의 배선을 단순화

 

 

Rack Scale Infrastructure 서버는 동일한 섀시에 프로세서 모듈을 수납한다.

또한 동일한 섀시를 네트워크 또는 스토리지 장치로 이용.

 

 

스토리지는 HDD뿐만 아니라 SSD 나 PCI Express 연결 플래시 메모리 등으로 구성

 

 

MicroServer 프로세서 모듈에 여러 개의 프로세서를 탑재하여 초 고밀도 서버를 허용

 

　현재 가상화 기술은 프로세서와 메모리는 가상 머신의 요청을 받아 동적으로 할당하고 있다. 이것은 네트워크 및 스토리지까지 넓혀 가고 지금까지 수개월 걸리던 데이터 센터의 재구성을 SDDC 화로 1 일로 끝낼 수 있게 될 것이다.

　이러한 부드러운 데이터 센터를 구축 할 수 있는 기반을 Intel은 제공하려고 생각하고있다. 부드러운 데이터 센터를 실현하기 위해서는 프로세서뿐만 아니라 네트워크 및 스토리지도 매우 중요하게 된다 때문에 총체적 비전을 제공하고 있는 셈이다.

 

향후 서버는 용도에 향해 3가지 정도의 범주로 나누어 나갈 것이다. Atom C2000 및 Boradwell을 사용한 고밀도 서버, 메인 스트림 Xeon E5를 사용한 서버, Xeon-Phi 등을 코 프로세서로 탑재한 HPC 전용 서버 등으로 나누어져 갈 것 같다

 

 

고밀도 서버에서 중요한 기간 프로세서 모듈을 연결하는 패브릭이다. Intel에서는 전용 패브릭을 개발하는 것이 아니라 2.5GbE 프로세서를 스위치에 연결하는 방식을 추진하고있다. 스위치는 SDN을 사용하여 유연하게 구성을 변경할 수 있다.

 

 

Intel이 제시하고 있는 SDN 마이크로 스위치는 X86 프로세서에 Wind River의 Linux OS를 탑재해, OpenFlow를 탑재하고 있다

 

 

섀시 연결에는 Intel이 개발한 실리콘 포토닉스를 이용. 광섬유 케이블도 저렴한 가격으로 쉽게 연결할 수있는 커넥터 "MXC"를 제창하고 있다. MXC는 최대 1.6Tbps의 속도를 제공

 

 

Exa 규모의 서버를 달성 하려면 Tbps의 네트워크가 필수가 된다

 

 

프로세서는 메모리 대역이 문제가 된다. 따라서 프로세서에 메모리를 적층 스택트 메모리를 채용하려 한다.

 

 

프로세서를 모듈화 해 모든 모듈을 패브릭에 연결하게 된다

 

 

프로세서 당 최대 2TB 내부 메모리가 필요하게 된다. CPU 코어는 8000 코어.

최대 성능은 512 테라 플롭스에 달한다.

 

 

2013년 10월 1일 기사 입니다.

 

 

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