2008年6月TOP500全球高效能計(jì)算排行榜處理器架構(gòu)分析

處理器：高效能計(jì)算的核心動力

英特爾能得到高效能計(jì)算客戶的廣泛認(rèn)同，關(guān)鍵在于英特爾有成熟完備的高效能計(jì)算解決方案，并能不斷滿足高效能計(jì)算客戶對高效能計(jì)算系統(tǒng)提出的越來越高的需求。

英特爾架構(gòu)處理器為有強(qiáng)大性能表現(xiàn)的高效能計(jì)算節(jié)點(diǎn)服務(wù)器提供源動力，能針對高效能計(jì)算的需求，高效率的進(jìn)行大規(guī)模并行計(jì)算，同時(shí)具有節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)：

多核技術(shù)推動性能飛躍

繼2006年英特爾首發(fā)四核處理器后，其強(qiáng)大的性能吸引了越來越多客戶的青睞。此次TOP500榜單顯示，基于四核處理器的高效能計(jì)算系統(tǒng)已經(jīng)占據(jù)市場主流，全部500臺系統(tǒng)中基于四核處理器的達(dá)到283臺。其中，共有257臺高效能計(jì)算系統(tǒng)采用了四核英特爾®至強(qiáng)®處理器(包括至強(qiáng)®5300系列處理器、雙至強(qiáng)®5400系列處理器以及至強(qiáng)®7300系列處理器)，占全部四核處理器系統(tǒng)總數(shù)的90.81%，占全部系統(tǒng)的51.40%。

值得注意的是，四核英特爾®至強(qiáng)®處理器在高效能計(jì)算系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用大大推動了TOP500上榜系統(tǒng)整體性能的提高。舉例來看，本次榜單中排名最后的系統(tǒng)的性能在僅僅六個(gè)月前的榜單中可名列第200名。

領(lǐng)先技術(shù)全面提升系統(tǒng)能效

能耗與散熱是IT數(shù)據(jù)中心一直試圖妥善解決的難題，最新一期TOP500榜單中首次引入能效指標(biāo)也足以說明能耗問題對于高效能系統(tǒng)構(gòu)建的重要程度。

英特爾架構(gòu)處理器為滿足高效能計(jì)算的節(jié)能環(huán)保需求，同時(shí)為客戶提供多種熱設(shè)計(jì)功耗，以滿足高效能計(jì)算所需的高密度部署。英特爾領(lǐng)先的45納米處理器制程技術(shù)可以大大提高單個(gè)處理器的能效，此次TOP500榜單上，基于45納米制程的英特爾®至強(qiáng)®5400系列處理器取得x86架構(gòu)能效表現(xiàn)前三名，其它基于該處理器構(gòu)建的系統(tǒng)在能效問題上也有著不俗的表現(xiàn)。

在進(jìn)行集群能效管理方面，英特爾新一代至強(qiáng)處理器都將支持按需切換技術(shù)(Demand Based Switching ，DBS)，該技術(shù)可以根據(jù)系統(tǒng)任務(wù)的負(fù)荷程度，動態(tài)調(diào)整處理器主頻，在需要高效率處理數(shù)據(jù)時(shí)讓CPU全速工作，而在處理簡單任務(wù)時(shí)，則選擇降低工作頻率，有效地減少了處理器空閑時(shí)的功耗。根據(jù)Intel公布的測試數(shù)據(jù)，采用DBS技術(shù)可以平均節(jié)約能耗28%以上。功耗的降低大大減輕了IT數(shù)據(jù)中心的能耗與散熱壓力。

軟件調(diào)優(yōu)：高效能計(jì)算的制勝法寶

英特爾®軟件產(chǎn)品是一整套幫助應(yīng)用開發(fā)及使用人員在X86及安騰體系架構(gòu)上最大程度提升性能的軟件工具。這些工具與目前市場主流的高效能計(jì)算軟硬件運(yùn)行環(huán)境兼容，使用人員很容易將這些工具與他們現(xiàn)有的軟件工具配合使用。英特爾高效能軟件產(chǎn)品由一組完整的工具產(chǎn)品組成，包括高效能編譯器，VTune™ 可視化性能分析器，高性能函數(shù)庫，多線程工具和應(yīng)用于高效能計(jì)算的集群工具及工具包等等。這些軟件產(chǎn)品能幫助用戶通過調(diào)優(yōu)中間件和應(yīng)用軟件，最大限度發(fā)揮系統(tǒng)的性能。目前，英特爾®軟件產(chǎn)品已被越來越多地成功使用在全球很多知名的軟件公司、高效能計(jì)算中心及實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，并且發(fā)揮著越來越重要的作用。

最新TOP500榜單中排名第一的勝利油田，采用的是2.33GHz英特爾®至強(qiáng)®雙核處理器，具有960個(gè)節(jié)點(diǎn)，共4096顆處理器，其實(shí)測LINPACK峰值高達(dá)18.60萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算。這一成績的取得不僅依靠強(qiáng)大的硬件支持，軟件調(diào)優(yōu)更是功不可沒。該系統(tǒng)在調(diào)優(yōu)過程中采用了英特爾公司提供的兩個(gè)軟件： Intel Compilers(編譯器)和Intel VTune Analyzers。該系統(tǒng)在建立伊始，其16個(gè)集群節(jié)點(diǎn)的效能只有66%，僅僅達(dá)到了0.39萬億次/每秒的水平。技術(shù)人員在采用Intel VTune Analyzers調(diào)優(yōu)工具的分析后，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)在交換機(jī)方面存在瓶頸，通過與網(wǎng)絡(luò)廠商技術(shù)人員分析行和調(diào)整，系統(tǒng)的性能提升到9.28萬億次/每秒(1000個(gè)節(jié)點(diǎn))。此后，該系統(tǒng)采用MPI+OpenMP的混合應(yīng)用架構(gòu)，進(jìn)一步將性能提升至12.2萬億次/每秒的。最后又通過移除掉緩慢交換節(jié)點(diǎn)，以及反復(fù)平衡每一個(gè)節(jié)點(diǎn)性能后，才最終達(dá)到了目前的18.6萬億次/每秒的水平。

從需求出發(fā)，設(shè)計(jì)完美高效能計(jì)算系統(tǒng)

用戶在選擇高效能集群時(shí)，通常首先關(guān)注的是性能指標(biāo)。而在每臺高效能集群系統(tǒng)最初設(shè)計(jì)的建議多是綜合了目前應(yīng)用實(shí)測結(jié)果，以及專家的經(jīng)驗(yàn)給出的。通常情況下，由于實(shí)際測試需要的設(shè)備和工作量太大，所以用戶大多是從已有平臺的測試結(jié)果定性的推測未來平臺的性能。如此進(jìn)行高效能計(jì)算系統(tǒng)的設(shè)計(jì)會與實(shí)際情況有一定的偏差。

為了更好的分析現(xiàn)有系統(tǒng)及預(yù)測未來應(yīng)用所需硬件平臺的實(shí)際性能，英特爾提供了全面的工具以實(shí)現(xiàn)對應(yīng)用軟件的計(jì)算、通信和數(shù)據(jù)存儲等多方面進(jìn)行精細(xì)化的特征分析，并分析高效能集群系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)特征，再將數(shù)據(jù)組合起來，以建立性能模型，再通過性能模型模擬并預(yù)測應(yīng)用軟件在未來硬件平臺上的實(shí)際性能。采用這些分析工具，可以大大提高用戶設(shè)計(jì)未來高效能集群系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。

與產(chǎn)業(yè)精誠合作，助力中國高效能計(jì)算發(fā)展

英特爾擁抱開放標(biāo)準(zhǔn)，與業(yè)界眾多合作伙伴為用戶提供整體的解決方案，并分享成功實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

高效能計(jì)算系統(tǒng)：在英特爾的支持下，國內(nèi)外領(lǐng)先的高效能計(jì)算廠商提供了眾多基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的至強(qiáng)®和安騰®處理器的高效能計(jì)算系統(tǒng)。通過使用這些開放體系架構(gòu)的處理器，高效能計(jì)算客戶將能以更合理的價(jià)格獲得擁有領(lǐng)先性能表現(xiàn)的系統(tǒng)，而不受制于專有系統(tǒng)的封閉性。

高效能計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)：英特爾與業(yè)界合作伙伴一道共同推動行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的建立，為高效能計(jì)算的發(fā)展打造開放的平臺。例如，英特爾與業(yè)界合作伙伴共同推動高速網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)InfiniBand不斷走向成熟，TOP500上榜的高效能計(jì)算系統(tǒng)中有超過20%選用了基于該標(biāo)準(zhǔn)的高速網(wǎng)絡(luò)。

英特爾成立40周年，以及進(jìn)入中國23年以來，一直不斷致力于創(chuàng)新，與國內(nèi)外高效能計(jì)算廠商一道，為中國高效能用戶提供領(lǐng)先的高效能計(jì)算解決方案和行業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，幫助其提升核心競爭力，從而在未來的發(fā)展中走在世界前列。

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