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Intel «Haswell» Xeon E5s apunta exactamente a HPC

Hola otra vez. Te habla Simón Sánchez y en el día de hoy vamos a hablar sobre Intel «Haswell» Xeon E5s apunta exactamente a HPC

El mercado de HPC es crítico para la familia de procesadores Intel Xeon E5, y esto es perfectamente evidente cuando el fabricante de chips lanza los procesadores «Haswell» Xeon E5-2600 v3 para servidores y estaciones de trabajo en su Intel Developer Forum hoy en San Francisco.

Muchas de las nuevas funciones de Haswell Xeon E5 están diseñadas para aumentar el rendimiento y la eficiencia de los cálculos que se realizan comúnmente en aplicaciones de modelado y simulación. Esto no es una sorpresa, ya que HPC es ahora uno grande y en crecimiento para Intel.

Las ventas de procesadores y otros componentes a los clientes de HPC han crecido más rápido de lo que esperaba Intel en los últimos dos años, como lo hemos hecho nosotros. informado a EnterpriseTech en noviembre cuando Intel revisó sus proyecciones de ingresos para su grupo de centros de datos. Un pronóstico anterior pronosticaba un crecimiento de los ingresos relacionados con HPC del 14%, compuesto anualmente entre 2011 y 2016, e Intel realmente logró un crecimiento del 20% entre 2011 y 2013 y ha vuelto a las proyecciones en el futuro. El gasto de los clientes de HPC, Hiperescala y Nube fue mucho más alto de lo esperado y las empresas no gastaron tanto como se esperaba, y como las empresas siguen siendo la mayor parte de la base, el crecimiento general de Intel fue menor que eso. programado en el Grupo de centros de datos. Sin embargo, HPC ha sido un punto brillante, con el mercado HPC tradicional y comercial en aumento, Intel cosechando ventajas sobre arquitecturas competitivas y los clientes que tienden a comprar procesadores más potentes y más costosos de lo que podría esperarse. basado en tendencias pasadas.

En una sesión informativa antes del lanzamiento de Haswell Xeon E5, Matt Kmiecik, gerente de marketing de segmento del Grupo de Computación Técnica de Intel, dijo que las cargas de trabajo de simulación y modelado científico tradicionales en los centros de supercomputación administrados por universidades y gobiernos: clima, física, neurociencia y genómica, así como el software de simulación y modelado en manufactura, petróleo y gas, finanzas y medios han impulsado el crecimiento de Intel en el sector de HPC. El análisis basado en datos, que se utiliza para la detección de fraudes, el marketing y la investigación en ciencias sociales, entre otras áreas, también estaba expandiendo el pastel de HPC, y también lo es una tendencia creciente para usar herramientas de HPC en la nube. La pantalla de alta fidelidad también está impulsando el crecimiento.

El plan ahora espera que Data Center Group aumente los ingresos en un 15% anual a una tasa compuesta entre 2013 y 2017, con ventas a empresas de HPC, nube / hiperescala y telecomunicaciones creciendo más del 20% y compensando el Tasa de crecimiento de ventas un 8% menor en el espacio corporativo.

Teniendo en cuenta lo que está en juego, no es difícil ver por qué Intel una vez más está aumentando significativamente la cantidad de núcleos con el Haswell Xeon E5 y haciendo otras cosas para mejorar drásticamente el rendimiento del punto flotante y el ancho de banda de la memoria de los nuevos procesadores. , diseñado principalmente para servidores de dos sockets, pero tiene algunas variantes de un solo socket para estaciones de trabajo y servidores overclockeados. Gastamos especificaciones detalladas y análisis de precios de toda la línea de chips Xeon E5-2600 v3 en EnterpriseTechy aquí analizaremos las características específicas que son importantes para los clientes de HPC.

Hay 29 chips en la familia Haswell Xeon E5 v3 y no todos están diseñados para HPC. Aquí está el desglose general de chips por tipo en los procesadores anteriores Xeon E5-2600 v2 «Ivy Bridge-EP», a la izquierda, versus las categorías de productos para chips Haswell-EP Xeon E5-2600 v3, a la derecha. Esta no es una lista completa de SKU, sino las que Intel ha elegido como su representante:

Los procesadores Xeon E5-2600 v2 alcanzaron los 12 núcleos por dado, pero los nuevos chips Haswell, implementados en los mismos procesos de 22 nanómetros que sus predecesores, pueden tener hasta 18 núcleos por dado. Se trata, por tanto, de un aumento de hasta un 50% en el número de núcleos, lo que determina el rendimiento por sistema y permite a los clientes de HPC concentrar mucho más rendimiento en el mismo espacio. Las dos partes de la bandeja superior con una gran cantidad de núcleos, el E5-2699 v3 con 18 núcleos y el E5-2698 v3 con 16 núcleos, se ejecutan a 2,3 GHz y tienen 45 MB y 40 MB de caché L3 respectivamente. en esos núcleos. También se sobrecalientan un poco, en parte debido a la integración del regulador de voltaje en la tuerca en todos los Haswell Xeon E5. Y lo que hace que estos dos procesadores Haswell Xeon E5 de gama alta sean únicos en la historia de los chips Intel es que no tienen un precio de lista oficial. Estos no son chips personalizados y estarán disponibles para todos los clientes, pero son, según un portavoz de Intel, «ofertas únicas que están fuera de nuestra oferta tradicional de productos 2S disponibles al público» y se crearon para HPC, virtualización y nube. clientes que buscan el máximo rendimiento. El chip de 18 núcleos es obviamente el más atractivo para muchas cargas de trabajo de HPC que pueden usar subprocesos y no son tan sensibles a las velocidades de reloj, y también es lo que Intel usa para mostrar un rendimiento relativo con respecto a los Xeon E5 anteriores.

Otros grandes cambios realizados en el chip Haswell Xeon E5 incluyen velocidades de bus QuickPath Interconnect (QPI) más rápidas, aumentadas en un 20 por ciento a 9,6 GT / seg. Este ancho de banda adicional entre los dos sockets en un servidor E5-2600 v3 ayudará a equilibrar el rendimiento de los sistemas con muchos más núcleos. Ese ancho de banda también es necesario para la memoria principal DDR4. Intel es el primer fabricante de chips que admite memoria DDR4, y en Haswell Xeon E5s Intel admite cuatro canales DDR4 por socket y dos DIMM de memoria por canal cuando la memoria funciona a velocidades de 1,33 GHz, 1,6 GHz o 1. 87 GHz. Solo se admite un DIMM por canal a la velocidad máxima de 2,13 GHz, aunque Intel afirma que, en algunos casos, los fabricantes de servidores intentarán que sus sistemas admitan dos DIMM por canal a esa velocidad más alta. (Intel no recomienda esto en este momento). La memoria DDR4 funciona a 1,2 voltios en comparación con los 1,5 voltios de la memoria DDR3 estándar y, por lo tanto, una mejor eficiencia energética. Intel estima que cambiar a DDR4 ahorrará alrededor de 2 vatios por dispositivo de memoria, y en las primeras pruebas comparativas sobre el ancho de banda de la memoria STREAM, una máquina Haswell de dos sockets con memoria DDR4 de 2.13 GHz entregó aproximadamente 14% en comparación con una máquina Ivy Bridge que utiliza memoria DDR3 de 1,87 GHz.

Dentro del núcleo de Haswell es donde se han tejido muchas ventajas de HPC. Primero, Intel ha agregado más unidades de ejecución, búferes más profundos, mejor predicción de rama y un front-end completamente nuevo para el núcleo para aumentar las instrucciones por reloj (IPC) para Haswell Xeon E5 en alrededor del 10 por ciento. Este es un gran paso adelante en el rendimiento de IPC, y es similar a los núcleos Xeon «Nehalem» en marzo de 2009 y los núcleos Xeon «Sandy Bridge» en marzo de 2012.

El ancho de banda de la memoria caché L1 y L2 en los núcleos Haswell se ha duplicado y una de las razones es que la segunda generación de unidades matemáticas de punto flotante y completo de Advanced Vector Extensions (AVX) tiene mucho más rendimiento que las unidades AVX1 grabadas en el núcleo. de Sandy Bridge y Ivy Bridge. La unidad AVX1 tenía ocho registros de 256 bits para coma flotante (cuatro para agregar AVX y cuatro para multiplicar AVX) y podría duplicar las operaciones de coma flotante por segundo (flop) en estos dos chips en comparación con sus muchos predecesores Xeon. que tenía unidades matemáticas SSE de 128 bits a 8 flops por reloj. El núcleo Haswell tiene registros de 256 bits con su unidad AVX2, basada en dos unidades Fused Multiply Add, que duplica el rendimiento máximo a 16 flops por reloj con doble precisión y 32 flops por reloj con precisión simple.

Kmiecik explicó a Calendae que las nuevas instrucciones FMA en la unidad AVX2 potencialmente aumentarían el rendimiento para el análisis estructural, la dinámica de fluidos computacional y las simulaciones de campos electromagnéticos y cosmología. La función AVX2 también admite cálculos de enteros de ancho completo de 256 bits, en lugar del ancho de 128 bits del AVX1 anterior, que será útil para acelerar el procesamiento de imágenes y señales, la genómica y las cargas de trabajo criptográficas.

El truco consiste en resumir los efectos del mayor número de núcleos, el rendimiento mejorado de un solo hilo, el ancho de banda de la memoria y las unidades matemáticas AVX2 en su conjunto que ejecutan cargas de trabajo reales. Y así es como se ven los resultados de las pruebas iniciales en una variedad de aplicaciones de HPC:

Las pruebas anteriores comparan un servidor de dos sockets con el Haswell Xeon E5-2699 v3 de 18 núcleos, que se ejecuta a 2,3 GHz, frente a una máquina que utiliza el procesador Xeon E5-2697 v2 de 12 núcleos, que se ejecuta a 2,7 GHz.

En caso de que se lo esté preguntando, en la prueba de referencia de Linpack Fortran con las funciones AVX2, esta máquina Haswell tiene el doble de rendimiento máximo de punto flotante que la máquina Ivy Bridge; Intel aún no ha revelado los números exactos de coma flotante.

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