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高性能计算机选型 Linpack标准不适用

 【IT168 专稿】虽然全球高性能计算机TOP500排行榜和中国的TOP100排行榜都以Linpack值为标准来对HPC系统进行排名,但这是否意味着Linpack值可以作为用户在评判高性能计算应用性能高低的标准呢?答案是否定的。

    8月21日,英特尔中国亚太客户响应团队技术经理何万青博士在中国教育科研网格第四届学术年会(ChinaGrid 2009)上介绍了英特尔对于高性能计算机性能测试和选型的标准和经验。他谈到,Linpack只是一个好的压力测试,却不适用于作为HPC选型的实际标准。


英特尔中国亚太客户响应团队技术经理何万青博士

    何万青认为,Linpack测试只是简单的求解线性方程组,能够给出足够的压力,来测试高性能计算机系统的浮点性能和扩展性,可以用来对机器进行“体检”——烤机、查错,在测试和优化Linpack过程中也会发现一些系统Bug。但是,Linpack值无法反应高性能计算机的实际应用性能。他举例说,对比主频3.2GHz的至强5482和2.93GHz的至强5570,由于后者的主频略低,因此在Linpack测试中并不占优,但对于石油油藏模拟、气象等需要大内存的应用来说,由于至强5570采用了QPI和集成内存控制器,能够提供更大的内存容量和内存带宽,总体应用性能却会有2-3倍的提升,而这是Linapck测试所无法体现的,如果用户以Linpack值来选型,就会误入歧途。

    何博士还介绍说,用户在对HPC系统进行选型测试时,应该使用面向应用的Benchmark,从内存带宽占用、内存使用量、CPU利用率、磁盘I/O、网络带宽等多个指标进行应用特征分析。他将高性能计算机的选型分成了四个类型:

    一类是只跑一种应用,如气象高性能计算系统,这时关键就是要对应用进行专门调优,选择最匹配的机器。

    第二种是运行某一类型的应用,如英特尔尔对12种生命科学软件的应用特征进行了分析,找到共同的特点和性能瓶颈,然后给出对应的系统配置,OEM厂商和用户在进行系统设计和选型时有更科学的参考。

    第三种就是运行几类不同应用,如由多个院系共享的校级计算中心,这时同样需要对多种应用软件的应用特征进行分析,找到尽可能适合这几种应用的系统。

    第四种是完全对外提供服务的公共计算中心,要求什么应用都可以运行,这需要进行综合的性能测试,以找到一个平衡的通用系统。

    在性能优化方面,英特尔可以帮助用户实现系统级、应用级和微代码级的优化。何万青表示,系统级优化比较容易操作,通过改善网络、磁盘、内存等周边子系统的瓶颈,而不需要对应用和代码进行修改,就可以提升性能。特别是最新的Nehalem处理器提供了Turbo Boost性能加速、SMT多线程并行、NUMA等功能“开关”,为OEM厂商和用户提供多种选择。应用级的优化需要对物理模型、算法、API、数据结构、线程等进行调整,相对难度较大,但可以通过英特尔提供的线程分析和并行工具等软件进行优化。一般来说,微代码级的优化非常难,只有在确保能获得相当大的投资回报时才推荐用户去做。

    而且,优化并不是做一次就可以,往往需要循环进行,因为随着新应用加入、新节点扩展、计算精度提高、模型复杂度加大、新的理论和算法出现以及使用新的硬件如SSD等,都需要进行不断的应用测试和性能优化,只有这样,才能保证系统始终处于非常好的状态。
 

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