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Xeon(R) (Nehalem Microarchitecture) の基本性能調査をSPEC CFP2006を用いて実施

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Xeon(R) (Nehalem)でのメモリ速度差の演算性能への影響 (09.4.9)

Xeon(R) (Nehalem) は1個のCPUに接続するメモリ数を増やすに従いメモリクロック速度が低下するという特徴があります。例えばCPUクロック速度2.93GHzのCPUに3〜6枚のメモリを接続するとメモリクロックは1333MHzですが、メモリを9枚に増やすとメモリクロックは1066MHzへと低下します。その場合の性能への影響はどの程度なのでしょうか。その影響をSPECテストにて確認してみます。

グラフを見ていただくと一目瞭然です。「CPU速度依存型アプリケーション」 (赤線) は最もメモリ負荷が高い16ジョブ並行処理でもメモリクロック速度低下の影響は受けていません。ところが「メモリ性能律速型アプリケーション」 (青線) ではメモリ速度低下の影響を強く受け大きく性能低下し、2.93GHzのCPUを利用しているにもかかわらず、2.26GHzのCPUと同じスループットしか得られていません。それならば最初から廉価な2.26GHzのCPUを選択する方が得策です。

SPEC CFP2006よりの引用資料

	SPEC CFP2006 Rates (並行処理性能)							SPEC CFP2006 Base (単体コア性能)
製品	8200EX	6026T	6026T	6026T	6026T	6026T	6026T	8200EX	6026T	6026T	6026T	6026T	6026T	6026T
CPU	Xeon	Xeon	Xeon	Xeon	Xeon	Xeon	Xeon	Xeon	Xeon	Xeon	Xeon	Xeon	Xeon	Xeon
製造プロセス	45nm	45nm	45nm	45nm	45nm	45nm	45nm	45nm	45nm	45nm	45nm	45nm	45nm	45nm
CPU番号	X5570	X5570	X5560	X5550	X5540	X5530	X5520	X5570	X5570	X5560	X5550	X5540	X5530	X5520
CPU クロック (GHz)	2.93	2.93	2.80	2.66	2.53	2.40	2.26	2.93	2.93	2.80	2.66	2.53	2.40	2.26
チップセット	5520	5520	5520	5520	5520	5520	5520	5520	5520	5520	5520	5520	5520	5520
DDR3 メモリ (MHz)	1066 48GB	1333 24GB	1333 24GB	1333 24GB	1066 24GB	1066 24GB	1066 24GB	1066 48GB	1333 24GB	1333 24GB	1333 24GB	1066 24GB	1066 24GB	1066 24GB
OS	Linux	Linux	Linux	Linux	Linux	Linux	Linux	Linux	Linux	Linux	Linux	Linux	Linux	Linux
コンパイラ	Intel11	Intel11	Intel11	Intel11	Intel11	Intel11	Intel11	Intel11	Intel11	Intel11	Intel11	Intel11	Intel11	Intel11
CPU 数	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2	2
コア数/CPU	4	4	4	4	4	4	4	4	4	4	4	4	4	4
総コア数	8	8	8	8	8	8	8	8	8	8	8	8	8	8
投入 ジョブ数	16	16	16	16	16	16	16	1	1	1	1	1	1	1
経過時間(秒)
bwaves	1268	1181	1188	1188	1359	1361	1364	165	139	140	150	173	174	174
gamess	1566	1555	1643	1702	1835	1929	2072	801	797	831	865	953	1000	1053
milc	937	818	819	821	964	964	968	243	243	247	253	278	286	292
zeusmp	712	704	720	741	817	847	875	276	283	288	297	332	341	352
gromacs	581	579	601	633	667	703	754	302	302	314	327	362	376	396
cactusADM	855	842	855	880	971	1011	1048	66.8	66.3	67.4	70.6	78.2	81.1	84.6
leslie3d	1232	1107	1109	1112	1306	1307	1311	323	284	321	328	365	374	386
namd	699	699	723	765	808	849	910	407	405	424	442	481	506	535
dealII	641	642	658	683	747	774	813	328	325	339	353	387	406	423
soplex	1001	940	939	930	1105	1105	1114	278	277	283	291	320	330	340
povray	319	318	331	348	372	388	416	181	181	188	197	216	226	241
calculix	567	567	587	618	661	690	737	290	289	299	311	343	360	378
GemsFDTD	1568	1408	1418	1406	1686	1686	1686	268	225	227	249	259	263	267
tonto	773	751	765	802	895	921	960	374	373	388	405	446	468	492
lbm	2107	1760	1756	1757	2172	2170	2166	289	252	252	252	290	290	290
wrf	858	774	796	799	937	955	949	274	268	275	283	317	327	340
sphinx3	1611	1527	1538	1542	1746	1759	1779	451	453	486	483	540	567	622

 

Nehalem Microarchitectureはメモリ速度については800MHz、1066MHz、1333MHzの３種類の中から選択できるので注意が必要です。

• SPEC CFP2006で利用されている浮動小数点演算アプリケーションの一覧。
  (公開されているSPEC CFP2006より転記しています。)
  bwaves (Fortran) : Computational Fluid Dynamics
  gamess (Fortran) : Quantum chemical computations
  milc (C) : Physics/Quantum Chromodynamics
  zeusmp (Fortran) : Physics/Magnetohydrodynamics
  gromacs (Fortran and C) : Chemistry/Molecular Dynamics
  cactusADM (Fortran and C) : Physics/General Relativity
  leslie3d (Fortran) : Computational Fluid Dynamics
  namd (C++) : Classical Molecular Dynamics Simulation
  dealII (C++) : Adaptive Finite Element Method
  soplex (C++) : Simplex Linear Program (LP) Solver
  povray (C++) : Computer Visualization
  calculix (Fortran and C) : Structural Mechanics
  GemsFDTD (Fortran) : Computational Electromagnetics
  tonto (Fortran) : Quantum Crystallography
  lbm (C) : Computational Fluid Dynmaics
  wrf (Fortran and C) : Weather Forecasting
  sphinx3 (C) : Speech Recognition
• 資料
  利用されているアプリケーションの詳細説明へリンク
  All SPEC CFP2006 Results Published by SPEC
  All SPEC CFP2006 Rates Results Published by SPEC
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【SPEC CPU2006の公開データを資料として引用】

SPEC, SPECint and SPECfp are resistered trademarks of the Standard Performance Evaluation Corporation. For more information on this SPEC benchmarks see www.spe.org. SPEC and the benchmark name SPEC CPU2006 are registered trademarks of the Standard Performance Evaluation Corporation. Competitive benchmark results stated above reflect results published on www.spec.org as of April 03, 2009. The comparison presented above is based on the best performing 2-cpu servers currently shipping by Intel Corporation and SGI. For the latest SPEC CPU2006 benchmark results, visit http://www.spec.org/cpu2006/

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