【IT168 专稿】6月26日，英特尔2009年度高性能计算研讨会在成都举行。来自英特尔、IBM、浪潮、戴尔、中石油、中石化、中海油、国家电网、中国电力科学研究院等单位的技术专家汇聚一堂，就高性能计算相关软硬件技术发展趋势及其在能源行业的应用进行了深入探讨。

    英特尔中国公司服务器产品经理顾凡在会上介绍了英特尔对高性能计算应用需求的把握，以及未来三年英特尔服务器处理器产品路线图，并重点剖析了最新双路服务器平台至强5500在高性能计算领域的应用优势。

“平衡”的重要性

    顾凡谈到，高性能计算所强调的性能不仅仅是“计算性能”，而是包括三个方面：CPU浮点处理能力、I/O带宽和内存带宽。因为不同的应用对于这三个方面的需求可能不一样。以石油勘探行业为例，油藏模拟对内存带宽和延迟比较敏感，而地震资料处理则需要强大的计算性能。为此，英特尔在芯片设计和研发过程中没有只偏重某一个方面，而是通过多种新技术来“平衡”地提升高性能计算系统的综合性能。而且，更重要的一点是，英特尔始终遵循这样一个前提条件：尽量保持相同、甚至更低的系统能耗。 

通过不同技术“均衡”地提高系统综合性能

    可见，这种“平衡性”主要体现在两个方面：一是CPU处理能力和通信带宽之间的平衡，特别是要加大I/O带宽和内存带宽，尽量减少CPU因为数据不到位而处于空闲等待状态的时间；二是性能和能耗之间的平衡，尽可能让每一瓦特电能都发挥最大的系统性能。

    众所周知，英特尔在今年3月底已经推出了全新一代的Nehalem-EP（至强5500）双路服务器平台。这款产品就非常出色地体现了上述这种均衡的设计思想。 

强调平衡设计的至强双路平台

    顾凡谈到，从芯片设计角度来看，Nehalem架构处理器最大的一个变化就是尽量简化了处理器核心（Core）设计，而在Uncore（核心以外）部分实现差异化——如内核数量、内存通道数量、QPI连接数量、缓存大小、内存类型、功耗管理功能、是否集成显卡等。由于Nehalem-EP引入了全新的英特尔快速通道互联技术（Intel Quickpath Technology）及集成内存控制器，它的总体内存带宽在测试中也比上一代平台提高了4倍之多，加上共享的大容量缓存设计，使得至强5500对于内存敏感型的高性能计算应用性能提升非常明显，一般都在2-3倍，对于内存不太敏感的应用性能提升幅度则控制在30-40%的合理范围之内。也就是说，如果你的应用是属于内存带宽敏感型，现在将系统升级到至强5500平台上面来是非常合适的。

    另外，为了让CPU可以适应不同的应用负载、不同的线程应用需求、以及不同的功耗要求，至强5500还引入了一系列智能特性，包括智能加速、SMT多线程、智能节能。以石油勘探应用为例，智能加速技术通过对处理器的超频，可为CPU主频敏感型的地震资料处理类应用提供额外的浮点性能，而SMT技术则能为线程并行化设计良好的应用软件带来性能上的倍速提升。

    性能与能耗之间的平衡在至强5500身上也得到了不错的体现。一般来说，性能提升和能耗增加两者之间的关系很难是呈线性的，往往是功耗提升10%，性能却不见得可以增加10%。顾凡谈到，至强5500在硬件部件和BIOS的能耗控制方面做得更为精细，相比上一代至强5300而言更加接近线性。这就好比是F1赛车的变速档位，至强5300只有3个档，而至强5500拥有15个档。而且，借助Node Manager工具，还可以在节点和机房层面管理和控制能耗。
 

至强5500平台服务器选型指南

    为了帮助用户简便快捷地选配至强5500平台，顾凡还给出了一些非常实用的选购建议：   

 至强5500在高性能计算和主流应用领域的性能表现

    1）CPU定位不只看主频。至强5500系列处理器采取三档定位，分别为基本型（E5506、E5504）、主流型（E5520、E5530、E5540）和高性能型（X5550、X5560、X5570），不同级别处理器在“主频、缓存大小、QPI带宽、内存带宽、是否有超线程和智能加速技术”几个方面有所不同，其中主流型比基本型的性能高39%，高性能型比标准型再高出13%左右，最高端的X5570性能比是最低端的E5504要高82%。

    2）内存和处理器一块选。由于至强5500已经把内存控制器集成到了处理器内部，这也意味着，选处理器的同时也是在选择内存。如果你的应用需要更大的内存带宽，那么可选至强X5550以上型号的处理器，支持DDR3 1333MHz；如果你更看重的是内存容量，那么需要选至强E5506或E5504，支持DDR3 800MHz；如果你想在内存带宽和内存容量之间取得平衡，那么主流型的至强E5520-E5540是最好的选择，它们支持的内存是DDR3 1066MHz。

    3）同档次型号升级最实惠。对于已经在使用至强5400系列的用户来说，如果要进行升级至强5500平台，需要注意的是不要看主频是否相同，而只要看型号是否属同一档次即可，比如至强5440升级到至强5540就是性价比非常好的的方案。根据测试，从E5440（4核/12M缓存/2.83GHz）升级到E5540（4核/8M缓存/2.53GHz），SPECfp_rate_base2006浮点计算性能提升56%，SPECint_rate_base2006整数性能提升126%，而价格仅增加了8%。

    4）以实际测试为准，核多不一定好。今天处理器的选择因素日益复杂，你不仅要看主频，还要看核心数量、功耗、功能等等。随着CPU内核心数量的增多，今天双路服务器上就面临着英特尔“四核”与AMD“六核”之争，预计明年还要出现“八核”，甚至“12核”，难道核心数量越多越好吗？好像也对，也不对。或许这样一个比喻能对你有所启发：左边口袋里装有4张100元人民币，右边口袋里装有6张50元钱，你选谁？因此，在今天这样一个多元化的时代，或许除了根据自己的应用进行测试之外，我们已经很难找到一个统一的绝对标准。顾凡举例说，从一系列对比测试来看，至强5520堪称当前双路服务器市场上性价比高的一款处理器，因为至强5520虽说是至强5500系列中偏低端的一款，但已经比对手最高端的六核处理器性能还要高20%，堪称双路平台上的“无敌手”。

    据了解，目前市场上至强5400和至强5500的平台是并存的，预计到今年四季度末时，至强5500的出货量比率将会占到英特尔双路服务器平台的70%。
 

未来的产品走向

    在未来的几年时间里，英特尔仍然坚持TICK-TOCK的芯片发展路线，即每隔一年分别更新芯片制造工艺和CPU微架构。除了至强5500（Nehalem-EP）之外，顾凡还介绍了明后年英特尔的新产品计划。

    2010年，英特尔将推出针对四路以上服务器的Nehalem-EX以及首次采用32纳米工艺技术的Westmere-EP，到2011年，英特尔会推出基于全新微架构的SandyBridge，SandyBridge将采用新一代的指令集AVX，在浮点计算性能上会带来更大的飞跃。

    顾凡表示，基于8核心Nehalem-EX的四路服务器在一个机箱中就可以达到32核的计算能力，对于油藏模拟来说非常适合。而且随着Nehalem-EX的出现，未来8路服务器会全面回归，8路系统的制造成本会大幅减少。而且，Nehalem-EX由于使用了可扩展内存缓存技术，克服了“DDR3内存容量提高，带宽下降”的矛盾，可以同时实现“大容量、高带宽”的内存配置。

    Westmere是一款32纳米工艺的产品，与45纳米工艺相比，可以实现更大的缓存、更多的内核数量以及主频的提升等等。而SandyBridge采用全新的微架构，增加AVX指令集，预计浮点计算性能会翻倍，同时QPI带宽和总线数量、内存通道数量也会增加，另外PCI-E会升级到3.0版本。