Core(TM) i7 (Nehalem)のクロック速度向上の効果を確認

Core(TM) i7	SPEC CFP2006 Rates (並行処理性能)					SPEC CFP2006 (単体コア性能)
型番	asus	クロック速度向上による経過時間変化率理想値 92 %	asus	クロック速度向上による経過時間変化率理想値 91 %	asus	asus	クロック速度向上による経過時間変化率理想値 92 %	asus	クロック速度向上による経過時間変化率理想値 91 %	asus
CPU	コアi7		コアi7		コアi7	コアi7		コアi7		コアi7
製造プロセス	45nm		45nm		45nm	45nm		45nm		45nm
CPU番号	965		940		920	965		940		920
CPUクロック(GHz)	3.2GHz		2.93GHz		2.67GHz	3.2GHz		2.93GHz		2.67GHz
チップセット	X58		X58		X58	X58		X58		X58
メモリ(MHz)	1066		1066		1066	1066		1066		1066
OS	WinVis		WinVis		WinVis	WinVis		WinVis		WinVis
コンパイラ	Intel11		Intel11		Intel11	Intel11		Intel11		Intel11
CPU 数	1		1		1	1		1		1
コア数	4		4		4	4		4		4
総コア数	4		4		4	4		4		4
投入ジョブ数	8		8		8	1		1		1
SPECfp 値→ 各経過時間(秒)↓	82.9	96 %	79.2	96 %	76.0	31.7	93 %	29.5	94 %	27.7
		クロック速度変化による経過時間比		クロック速度変化による経過時間比			クロック速度変化による経過時間比		クロック速度変化による経過時間比
bwaves	1466	99 %	1486	100 %	1488	190	98 %	194	99 %	195
gamessもに	1688	92 %	1827	91 %	2013	1115	92 %	1214	93 %	1312
milc	1021	100 %	1021	100 %	1025	248	92 %	270	97 %	279
zeusmp	719	92 %	783	96 %	813	254	92 %	277	94 %	294
gromacs	605	92 %	659	92 %	715	331	92 %	361	91 %	395
cactusADM	955	93 %	1028	93 %	1107	188	92 %	205	92 %	223
leslie3d	1439	100 %	1435	100 %	1437	291	94 %	310	94 %	330
namd	704	92 %	766	91 %	838	442	92 %	481	91 %	526
dealII	861	92 %	935	92 %	1012	471	92 %	514	92 %	560
soplex	1083	99 %	1095	100 %	1100	281	92 %	307	95 %	324
povray	311	92 %	338	92 %	369	194	92 %	211	91 %	231
calculix	602	91 %	658	92 %	716	384	92 %	419	92 %	453
GemsFDTD	1783	101 %	1771	100 %	1771	283	98 %	289	98 %	296
tonto	826	92 %	901	95 %	949	424	92 %	463	92 %	503
lbm	2337	101 %	2303	100 %	2303	293	101 %	289	100 %	289
wrf	959	99 %	972	99 %	981	346	93 %	374	94 %	398
sphinx3	1635	97 %	1687	99 %	1703	444	91 %	487	92 %	528

Core(TM) i7 (Nehalem)でのクロック速度の効果 (09.3.24)

2.67GHz、2.93GHz、3.2GHzを用いてのCPUクロック速度上昇による実効性能の上昇を確認します。

シリアル計算での効果

背景色がブルーの欄がCore(TM) i7による1ジョブ処理でのCPUクロック速度向上による実効性能の上昇率を表にしたものです。大部分のアプリケーションは良好な速度向上を示しています。残念なことにbwabes、GemsFDTD、lbmの３種類のアプリケーションはクロック速度向上の効果がありませんでした。既に他のボトルネックに阻まれているようです。

8ジョブ並行処理について

マルチコア計算機の真価はマルチコア動作時の性能評価です。テストはハイパースレッディングをオンに設定した４コア８スレッド実行環境にて８ジョブ並行処理でテストしており、メモリボトルネックが起こりやすい厳しい環境でのテストです。

8ジョブ並行処理では、CPUクロック速度向上が効果的なアプリと
効果がないアプリに区分が明確になった

背景色がグリーンの欄がCore(TM) i7による８ジョブ処理でのCPUクロック速度向上による実効性能の上昇率を表にしたものです。約半数のアプリケーションはCPUクロックの上昇に応じた良好な速度向上を示していました。しかし残念なことに、約半数のアプリケーションでクロック速度向上の効果が得られませんでした。もしこれらのアプリケーションが今後の行われる４ジョブのテストでも性能が得られないのであれば、高速なCPUクロックの製品を導入するよりも、CPU数の確保を優先し、性能は並列計算により実現する方が現実的です。

今後の課題

Core(TM) i7 (Nehalem)ではCPUクロック速度以外にメモリのクロック速度も性能を左右する要素となる可能性があります。特に今回の調査でCPUクロック速度の上昇で性能向上しなかったアプリケーションは、既にメモリボトルネックに性能向上が阻まれていた疑いが濃厚です。それならばメモリクロック速度の向上が効果的である可能性が高まります。この点も今後の調査では重要なポイントになります。

【参考】 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一覧

410. bwaves (Fortran) : Computational Fluid Dynamics
416. gamess (Fortran) : Quantum chemical computations
433. milc (C) : Physics/Quantum Chromodynamics
434. zeusmp (Fortran) : Physics/Magnetohydrodynamics
435. gromacs (Fortran and C) : Chemistry/Molecular Dynamics
436. cactusADM (Fortran and C) : Physics/General Relativity
437. leslie3d (Fortran) : Computational Fluid Dynamics
444. namd (C++) : Classical Molecular Dynamics Simulation
447. dealII (C++) : Adaptive Finite Element Method
450. soplex (C++) : Simplex Linear Program (LP) Solver
453. povray (C++) : Computer Visualization
454. calculix (Fortran and C) : Structural Mechanics
459. GemsFDTD (Fortran) : Computational Electromagnetics
465. tonto (Fortran) : Quantum Crystallography
470. lbm (C) : Computational Fluid Dynmaics
481. wrf (Fortran and C) : Weather Forecasting
482. sphinx3 (C) : Speech Recognition

(公開されているSPEC CFP2006より転記)

【参考】

All SPEC CFP2006 Results Published by SPEC
All SPEC CFP2006 Rates Results Published by SPEC

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○ 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 Intel Corporation, ASUSTeK Computer Inc. and Dell Inc. For the latest SPEC CPU2006 benchmark results, visit http://www.spec.org/cpu2006/

Core(TM) i7 (Nehalem Microarchitecture) の基本性能調査をSPEC CFP2006結果により実施