스페인의 Museo de Historia de la Computación이 1976년에 등장한 슈퍼컴퓨터 Cray-1의 실물 크기 시각적 복제품을 공개했다. 이번에는 대부분 2012년에 제작된 중고 Mac Mini 30대로 이 모형을 구동했다. 프로젝트를 완성하는 데는 18개월이 걸렸으며, Cray-1과 Apple의 설립 50주년을 동시에 기념하는 것을 목표로 한다.
이 프로젝트의 가치는 외관에만 있지 않다. 팀은 장비를 64개의 유효한 처리 코어를 갖춘 컴퓨팅 클러스터로 연결했으며, 전용 Python 행렬 곱셈 프로그램을 사용한 최신 테스트에서 약 1.3테라플롭스를 달성했다. 프로젝트는 앞서 70개 코어를 가동했을 때 1.5테라플롭스를 기록했지만, 노드 하나가 중단됐다. 클러스터는 쿼드코어 Intel Core i7 프로세서를 탑재한 장치 5대와 듀얼코어 Core i5 프로세서를 탑재한 장치 25대로 구성되며, 2014년형 두 대는 예외다.
벡터 처리에서 병렬 클러스터로
원래의 Cray-1은 여러 데이터 요소에 하나의 명령을 동시에 실행하는 벡터 처리에 의존했으며, 이론상 최대 성능은 약 160메가플롭스였다. 반면 새로운 복제품은 독립적인 프로세서 사이에 작업을 분배하는 병렬 클러스터를 사용한다. 그 결과, 오래된 소비자용 장비도 이 복제품이 영감을 받은 연구용 기계의 성능을 크게 뛰어넘을 수 있다.
팀은 기존의 Linux 배포판 대신 macOS Mojave 10.14를 선택했다. 클러스터 노드 사이에서 작업을 전달할 수 있는 Message Passing Interface, 즉 MPI에 대한 기본 지원을 활용하기 위해서다. 박물관 방문객은 단일 코어에서 시작해 전체 장치를 병렬로 가동하는 단계까지 행렬 알고리즘이 실시간으로 작동하는 모습을 볼 수 있다.
Cray-1에서 영감을 받은 구조물 내부의 무소음 냉각
이 프로젝트는 하나의 구조물 안에서 30대의 장치를 냉각해야 하는 과제에 직면했다. 서버 팬 소음을 피하기 위해 팀은 Mac Mini를 강철 구조물 안에 수직으로 설치하고, 각 장치에 알루미늄 트레이를 달았다. 이 배치는 뜨거운 공기가 구조물을 따라 상승해 상단의 개구부로 빠져나가도록 하며, 추가적인 기계식 팬 없이 자연적인 열 굴뚝으로 작동한다.
박물관에 따르면, 눈에 띄는 소음의 대부분은 구조물 하단에 있는 기가비트 Ethernet 변환기 두 대에서 발생하며, 소음 수준은 30~33데시벨이다. 박물관은 이를 무소음 모델 두 대로 교체할 계획이다. 한편 언급된 자료에 따르면 각 장치가 유휴 상태일 때의 소음은 12~15데시벨이지만, 완성된 전시물 내부에서 발생하는 소음에 대한 정확한 측정값은 제공되지 않았다.
실제로 무엇이 달라지는가?
이 프로젝트는 지난 50년 동안 컴퓨팅이 어떻게 변화했는지를 직접적으로 보여준다. 연구용으로 특별히 설계된 슈퍼컴퓨터에서 비교적 오래된 소비자용 장치들의 집합으로 바뀐 것이다. 동시에 이 프로젝트는 이론적 성능 향상이 클러스터 구축의 과제를 없애지는 않는다는 점도 보여준다. 여기에는 노드 관리, 데이터 교환, 냉각, 그리고 사용한 테스트의 종류에 따른 결과 의존성이 포함된다.
팀은 1970년대의 DEC VT05 및 Processor Technology Sol-20 단말기에서 영감을 받은 제어 스테이션도 설계했으며, 나머지 노드를 관리하는 주 Mac Mini를 포함했다. 서로 다른 시대의 기술을 연결할 때 발생하는 문제를 피하기 위해 CRT 모니터 대신 평면형 Samsung 디스플레이를 사용했다. 향후 계획에는 3.5인치 및 5.25인치 규격의 플로피 드라이브, 3D 프린팅 키보드 구조물, IBM System/3의 오리지널 표시등을 추가하는 일이 포함된다.
TOP500을 향한 확장 계획
팀은 70~80대의 추가 M4 Mac Mini를 구매하기 위한 크라우드펀딩 캠페인을 통해 타워의 비어 있는 후반부를 채우고, TOP500 슈퍼컴퓨터 목록에 진입할 수 있는 클러스터를 구축할 계획이다. 이는 아직 달성된 순위가 아니라 미래의 목표다.
복제품은 사용되지 않은 오리지널 Cray CX1 시스템 두 대와 함께 박물관에 상설 전시되며, 도슨트 투어는 토요일 오전 11시 30분부터 오후 2시까지 제공된다.