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2007-07-30 10:24 出处:PConline 作者:曙光解决方案中心 戴荣 责任编辑:gongjianhui
 
  三、CAE硬件平台的选择

  CAE硬件平台的选择对CAE项目的成功实施至关重要,它直接影响到CAE项目的运行、管理和维护。对于用户来讲,往往是在软件选型已经完成之后,才开始考虑硬件选型。因此在硬件平台的选择上,必须综合考虑不同应用软件的特点,才能确定最佳配置方案。

  3.1并行体系结构的选择

  目前市场上的高性能服务器主要有共享内存的SMP和分布式内存的Cluster两种体系结构。在共享内存的系统中,所有的处理器通过公用的总线可以使用一个共同的物理内存空间,因此,每个CPU和其他CPU共享所有内存。常见的产品有SGI的Altix和Origin系列、HP的SuperDome系列等。在分布式内存的系统中,每个计算节点拥有属于自己的内存,不能由其他计算节点使用。节点之间由专用的高速通信网络连接,通过消息传递接口MPI进行通信。常见的产品有曙光天潮系列、联想深腾系列等。

  采用共享内存的SMP架构的服务器,既可以支持OpenMP和Pthreads并行,也可以支持MPI和PVM并行,能够利用软件的所有并行功能。但SMP系统的价格相对而言较高,而且对于主要采用隐式算法的软件而言,最多只能利用8-16颗CPU,因此配置CPU数更多的SMP服务器并没有太大的意义,反而会造成投资的浪费。

  分布式内存的Cluster系统是近年来迅速普及的一种高性能服务器体系。集群是一组独立的计算机(节点)的集合体,节点间通过高性能的互连网络连接,可以协同工作并表现为一个单一的、集中的计算资源(单一系统映象)供并行计算任务使用。构建这类服务器的成本比较低,具有良好的性价比和可扩放性。集群作为当前高性能计算机的主流架构,在Top 500中占据了75%以上的份额。因此,当前主流的CAE软件都提供了对集群架构和MPI的支持。当前市场上的集群系统大多是采用4-8路的SMP服务器作为计算节点,因此也支持OpenMP。

  3.2处理器类型的选择

  处理器是CAE计算服务器的核心。当前用于高性能计算的处理器大体上可分为RISC架构和CISC架构两种类型。基于RISC架构的处理器主要有Power、MIPS、PA-RISC、SPARC等,基于CISC架构的处理器则有我们熟悉的Intel和AMD。CISC处理器以其性价比优势成为高性能计算机中的主流CPU,在Top 500中有75%以上的系统采用了CISC处理器。

  作为CAE计算服务器,对浮点运算性能要求较高,因此大多数服务器均采用了最新的双核处理器技术,包括Intel的Woodcrest 5100系列和AMD的Opteron 200/2000系列。它们的对应关系如下:

  Woodcrest和Opteron的对应关系

型号

主频

型号

主频

型号

主频

Woodcrest 5160

3.0 GHz

Opteron 290

2.8 GHz

Opteron 2220

2.8 GHz

Woodcrest 5150

2.66 GHz

Opteron 285

2.6 GHz

Opteron 2218

2.6 GHz

Woodcrest 5140

2.33 GHz

Opteron 280

2.4 GHz

Opteron 2216

2.4 GHz

Woodcrest 5130

2.0 GHz

Opteron 275

2.2 GHz

Opteron 2214

2.2 GHz

  应该说,Woodcrest的双总线架构和Opteron的直连架构,各有特色。那么在CAE高性能计算中,那种架构性能更好呢?我们来看一下Intel官方网站上对LS-Dyna和Fluent的测试数据。

  

Woodcrest 5160和Opteron275Woodcrest 5160和Opteron275

Woodcrest 5160Opteron275的测试数据
   

  Intel只提供了Woodcrest 5160和Opteron275的测试数据,由于两者并不是同档次的CPU,不能直接比较。考虑到主频的因素,可以推算出与Opteron 275同档次的Woodcrest 5130的性能。

  Intel官方测试数据比较

CPU

Woodcrest 5160

Woodcrest 5130

Opteron 275

LS-Dyna

2.52

1.68

1.98

Fluent

2.46

1.64

1.94

  上述测试数据表明,Opteron 275的性能比Woodcrest 5130要高17%以上。

  进行CAE高性能计算时,通常会采用4颗以上的处理器,因此CPU的扩展性也十分重要。我们再来比较一下Woodcrest和Opteron的扩展性。以下测试数据来自AMD。

  

Woodcrest和Opteron的扩展性

WoodcrestOpteron的扩展性

  上述测试数据表明,4进程时,Woodcrest 5160的浮点运算性能比Opteron 2220要慢14%,Opteron 2220浮点运算的并行效率也比Woodcrest 5160高出20%。

  综上所述,对于CAE/CFD应用,由于Woodcrest处理器持续沿用已有20多年历史的前端总线架构,其实测性能和扩展性均不如同档次的Opteron处理器。

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