電話 03-6410-6070、FAX 03-6410-6073 電子メール ｉｎｆｏ＠ｈｐｃ−ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ．ｃｏ．ｊｐ / ｓｕｐｐｏｒｔ＠ｈｐｃ−ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ．ｃｏ．ｊｐ (アドレスは半角に変更して利用)
Xeon(R) (Nehalem Microarchitecture) の基本性能調査をSPEC CFP2006を用いて実施
Xeon (Nehalem) | Xeon (Nehalem) 1066MHzと1333MHzメモリ | Core(TM) i7 | OS別コンパイラ
歴代CPU | Xeon(R) | AMD Opteron(TM)-Xeon(R) | AMD Opteron(TM) | AMD Opteron(TM)整数演算
ハイパースレッド | QPI | STREAM | STREAMグラフ | 並列処理の階層化
Xeon(R) (Nehalem) VS Core(TM) i7 (Nehalem) (09.5.8)
高性能版Core(TM) i7 3.2GHz Extreme Edition はXeon(R)と同水準の性能を持つ
最高仕様のCore(TM) i7 3.2GHz Extreme Edition機とXeon(R) 3.2GHzとの比較では、両者に大きな性能差は認められませんでした。ただ、「メモリ性能律速型アプリケーション」の性能が少し低いことが気になる程度です。
通常版Core(TM) i7の性能
これに対してメモリ速度が低い普及版のCore(TM) i7-940 2.93GHz (メモリ1066MHz 25.6GB/s)、Core(TM) i7-920 2.66GHz (メモリ1066MHz 25.6GB/s) ではどの程度の性能が得られるのでしょうか。
そこで元のグラフに (少し変則的な図になりますが) 普及版のCore(TM) i7のデータを追記しました。すると驚いたことに、2.93GHzや2.66GHzの高クロック速度のプロセッサであるにもかかわらず、メモリのクロック速度が1066MHzと低く抑えられている影響は大きく、1333MHzのメモリを搭載するXeon(R)よりも大幅な性能低下が確認されました。
特にHPCで大切な8/16ジョブ並行処理のスループット性能を見ると、普及版のCore(TM) i7の「メモリ性能律速型アプリケーション」の結果は、Xeon(R) 2.26GHz機よりも低速です。さらに「CPU性能律速型アプリケーション」についても少しですが性能の落ち込みがみられました。
結論としてはCore(TM) i7でHPCに相応しい性能が得られる製品は「Core(TM) i7 3.2GHz Extreme Edition」だけのようです。さらにCore(TM) i7はECCメモリに対応していないため、「Core(TM) i7 3.2GHz Extreme Edition」といえども本格的なHPC利用には向いていないことを付記いたします。
その他の違い
Nehalemマイクロアーキテクチャを採用するプロセッサには一般用のCore(TM) i7と業務用のXeon(R)の２種類の製品が用意されています。これら両者の主な相違点を下表に挙げます。
| Core(TM) i7 | Xeon(R) 2S | |
| 対応ソケット数 | 1S | 1S, 2S |
| CPU毎の最大メモリ容量 | 24GB (4GB x6) | 72GB (8GB x9) |
| メモリ速度 | 1333MHz 32.0GB/s 1066MHz 25.6GB/s 800MHz 19.2GB/s |
1333MHz 32.0GB/s 1066MHz 25.6GB/s 800MHz 19.2GB/s |
| ECCメモリ | 非対応 | 対応 |
Single CPU機をHPCに利用する必要について
2世代以前のXeon(R) 2ソケット機は、メモリ帯域が貧弱なため2CPU機としての利用しても高い並列化効率は得られませんでした。その課題の克服のために編み出された対策が、高速なメモリシステムを搭載した1CPU機を基本ノードに採用し、ネットワーク並列により処理速度を稼ぐ手法でした。幸いにもその当時の1ソケット機は、 2ソケット機よりもCPUクロック速度、と同じ弱点を持たないため高い性能が得られました。
しかし、Nehalemマイクロアーキテクチャは、1CPU機の長所である、個々のCPUがローカルなメモリシステムを持ち高い演算性能を持つという特徴を、マルチCPU機であるにも関わらず持っています。
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 | R670 | P6T6 | P6T | P6T | R670 | P6T6 | P6T | P6T |
| CPU | Xeon | i7 | i7 | i7 | Xeon | i7 | i7 | i7 |
| 製造プロセス | 45nm | 45nm | 45nm | 45nm | 45nm | 45nm | 45nm | 45nm |
| CPU番号 | W5580 | i7-965 | i7-940 | i7-920 | W5580 | i7-965 | i7-940 | i7-920 |
| CPUクロック | 3.20 | 3.20 | 2.93 | 2.66 | 3.20 | 3.20 | 2.93 | 2.66 |
| DDR3 メモリ | 1333MHz 24GB |
1333 12GB |
1066 12GB |
1066 12GB |
1333MHz 24GB |
1333 12GB |
1066 12GB |
1066 12GB |
| OS | Linux | Linux | Windows | Windows | Linux | Linux | Windows | Windows |
| コンパイラ | Intel11 | Intel11 | Intel11 | Intel11 | Intel11 | Intel11 | Intel11 | Intel11 |
| CPU 数 | 2 | 1 | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 |
| コア数/CPU | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| 総コア数 | 8 | 4 | 4 | 4 | 8 | 4 | 4 | 4 |
| 投入 ジョブ数 |
16 | 8 | 8 | 8 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| SPEC値 経過時間(秒) |
195 | 98.8 | 79.2 | 76.0 | 38.9 | 38.5 | 29.5 | 27.7 |
| bwaves |
1123 | 1168 | 1486 | 1488 | 137 | 146 | 194 | 195 |
| gamess | 1435 | 1412 | 1827 | 2013 | 766 | 753 | 1214 | 1312 |
| milc | 797 | 833 | 1021 | 1025 | 233 | 235 | 270 | 279 |
| zeusmp | 672 | 634 | 783 | 813 | 275 | 247 | 277 | 294 |
| gromacs | 543 | 532 | 659 | 715 | 289 | 304 | 361 | 395 |
| cactusADM | 800 | 786 | 1028 | 1107 | 62.7 | 110 | 205 | 223 |
| leslie3d | 1077 | 1155 | 1435 | 1437 | 273 | 271 | 310 | 330 |
| namd | 651 | 641 | 766 | 838 | 390 | 405 | 481 | 526 |
| dealII | 603 | 595 | 935 | 1012 | 313 | 324 | 514 | 560 |
| soplex | 886 | 933 | 1095 | 1100 | 268 | 269 | 307 | 324 |
| povray | 295 | 295 | 338 | 369 | 175 | 180 | 211 | 231 |
| calculix | 526 | 518 | 658 | 716 | 281 | 280 | 419 | 453 |
| GemsFDTD | 1372 | 1474 | 1771 | 1771 | 242 | 232 | 289 | 296 |
| tonto | 726 | 698 | 901 | 949 | 360 | 358 | 463 | 503 |
| lbm | 1761 | 1958 | 2303 | 2303 | 254 | 237 | 289 | 289 |
| wrf | 776 | 758 | 972 | 981 | 257 | 242 | 374 | 398 |
| sphinx3 | 1460 | 1488 | 1687 | 1703 | 437 | 433 | 487 | 528 |
- 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 - (注意) 表が巨大なため、ページを開く際に少し時間が掛かります。
また、個別のデータのリンクに移動後、この表に戻る場合にも時間が掛かります。
移動の際は「別ウインドで開く」か「別タブで開く」を利用されると軽快な操作ができます。 - 本サイト記載の会社名および製品名は、それぞれ各社の商標または登録商標です。
【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 ASUSTeK Computer Inc. and Fujitsu. For the latest SPEC CPU2006 benchmark results, visit http://www.spec.org/cpu2006/