Dual Core - Blogs@FAU

Transcription

Erfahrungen und Benchmarks mit
Dual-Core-Prozessoren
Georg Hager
Regionales Rechenzentrum Erlangen (RRZE)
ZKI AK Supercomputing
Karlsruhe, 22./23.09.2005
Dual Core: Anbieter heute
IBM Power4/Power5 (Power5 mit SMT)
p6xx: MCM-basiert
OpenPower 7xx: DCM-basiert, Struktur ähnlich Dual-DC Opterons
System im Test: OpenPower720 mit 2 DC Power5 @ 1.65 GHz und
10GB Speicher
AMD Opteron (seit August auch Athlon64)
diverse Anbieter, Upgrade von Sockel939-Systemen u.U. möglich
bis zu 4, bald 8 Sockets pro Board
Systeme im Test: Sun Fire V20z (2x2 Cores), Transtec-Testsystem
(4x2 Cores)
Intel Pentium D
single Socket, FSB800
Hyperthreading
System im Test: FSC "Esprimo" PC, 2.8 GHz
Sun UltraSparc IV+
23.09.05
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Dual Core: Die wichtigsten Fragen

Was bringt der zweite Kern?
Geringere Taktfrequenz = schwächere Performance?
Geteilte Speicherbandbreite = halbe Performance?
Können 2 Cores die Bandbreite besser nutzen als einer?
Getrennte/gemeinsame Caches: Was ist besser?
Direkte Kommunikation zwischen den Cores in einem
Socket?
Thread-/Prozess-Placement: Wie werden im halb vollen
System die Threads platziert?
Bei Dual-Core-Multi-Socket-Systemen: Wie erfolgt die
Zuordnung von Core zu Speicherkanal?
Vorläufiges Fazit: Benchmarks sind unbedingt notwendig!
23.09.05
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Warum Dual Core?
Das „Megaflop-Rennen“ wird bald zu Stillstand kommen
CPUPerformance
Multi Core
Performance
Single Core
Performance
© Intel
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2004
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Zeit
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Die Annahmen hinter Multi-Core
Mehrere Cores sollen mehr Performance pro Watt auf
gleichem Raum bringen
Power
small
Core
Core
Performance
Cache
1
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1/4 1/2
small
Core
small
Core
small
Core
small
Core
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2
© Intel
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Komplikationen
Systeme mit einem Speicherkanal
C1 C2
C3 C4
Thread/MemoryZuordnung egal!
Memory
Systeme mit mehreren Speicherkanälen (ccNUMA)
C1 C2
C3 C4
?
Memory
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Thread/MemoryZuordnung essenziell!
Memory
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Thread/Memory Placement wie?
Betriebssystem
Automatisches Placement wird besser, ist aber oft nicht
optimal
Auch bei single-Thread-Programmen kann das Resultat
überraschend sein…
Compiler
Pathscale-Compiler hat differenzierte Thread-PlacementMechanismen eingebaut
Benutzer (taskset / numactl)
Nur sinnvoll, wenn man den Knoten für sich hat
taskset –c 0,2 numactl –m 0,1 ./a.out
Integration in MPI-Umgebung nicht trivial
Programm (first touch)
OpenMP: Initialisierung der Daten muss parallelisiert werden
wie die Kernschleifen des Programmes – immer möglich?
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Speicherperformance am Beispiel
IBM OpenPower720
a(i)=b(i)+c(i)*d(i)
14000
12000
MB/sec
10000
OMP(1)
OMP(2)
OMP(4)
OMP(4) noinit
Vektortriade
(b)
A(:)=B(:)+C(:)*D(:)
8000
≈30%
6000
≈40%
4000
2000
0
1e+07
N
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Dual vs. Single Core:
Performance im Cache?
DMRG performance
DMRG Benchmark
(OpenMP, DGEMM-lastig)
4x4 Hubbard PBC U=4t
OpenPower720 (4-way DC Pwr5 @ 1.65 GHz)
SGI Altix @ 1.3 GHz, 3MB L3
SGI Altix @ 1.6 GHz, 6MB L3
4-way DC Opteron @ 2.2 GHz, 1MB L2/core
Intel Pentium D @ 2.8 GHz, 1MB L2/core
Dual Nocona @ 3.4 GHz, 1MB L2/CPU
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GFlops/sec
12.5
10
7.5
5
2.5
0
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1
2
# CPUs
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3
4
9
Weitere Komplikationen
Beim Übergang von Single nach Dual Core verringert sich
in einem Cluster die Bisektionsbandbreite pro CPU um
den Faktor 2
Fragen:
Ist dieser Effekt wichtig für die Applikationen?
Wie viele Cores brauche ich, um die Bandbreite eines
Netzwerkadapters zu sättigen?
Ist die Netzwerkbandbreite mit der gegebenen MPIImplementierung überhaupt ein Bottleneck?
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Resultate
Bringt der zweite Core etwas?
Die Frage müsste lauten: Wenn mein Applikationsmix
durchschnittlich X% Performancegewinn hat und das DCSystem Y% teurer ist als das SC-System, ist X>Y?
Bekommt man die Placement-Probleme bei NUMA-Systemen
in den Griff?
Haben wir überhaupt eine Wahl?
I.A. kann der zweite Core aus dem Speicherinterface noch
etwas mehr „rauskitzeln“
OpenPower: 30-40%
Opteron: 25%
Pentium D: 0%
Unterschiede in der Taktfrequenz werden durch andere
Effekte oft verwischt
Achtung bei Netzwerk-Bisektionsbandbreiten
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