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かずしたもん
5 years ago
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1 High Performance and Productivity High Density HPC Solutions

2 HPC システムの課題データセンターにサーバを設置する場合単にラックマウントするだけでは不十分計算機システム自身の Optimization が必要高密度なハイパフォーマンスシステムの構築 2

3 IT 分野での投資動向 Investment global IT servers, power and cooling, and management / administration Investment Installed base (Billions of dollars) (Million Units) $300 Costs of energy and cooling 50 $250 Cost management and server management Investment in new servers 40 $200 $150 $100 $50 $ Source: IDC <Document title: Virtualization and innovations Multi-Core alter the global market for servers, document number: , publication date: March

4 インテルプロセッサロードマップ 4

5 プロセッサ Die サイズ 283 mm 2 1 Barcelo na 286 mm mm mm2 2 AMD Barcelona 65nm 463 M トランジスタ 4 MB キャッシュ Intel Xeon (5300 番台 ) 65 nm 681 M トランジスタ 8 MB キャッシュ Intel Xeon (5400 番台 ) 45 nm Hi-k 820 M M トランジスタ 12 MB キャッシュ 7

6 拡張版インテル Core マイクロアーキテクチャー同一周波数でより優れた性能高周波数版も提供メディアゲームグラフィックス数値演算に対応する新 SSE4 命令群新次元のエネルギー効率より大容量のキャッシュより高速なバススピード次世代 45nm インテル Core 2 & Xeon ファミリープロセッサー Penryn 9

7 拡張版インテル Core マイクロアーキテクチャーインテル Core マイクロアーキテクチャインテルワイドダイナミックエグゼキューション Penryn ファミリーでの拡張高速な RadixRadix--16 除算処理拡張版インテルバーチャライゼーションテクノロジーインテルアドバンスドスマートキャッシュより大容量のキャッシュ : 最大 6MB, 12MB インテルスマートメモリーアクセススプリットロードキャッシュの改善より高速なバススピードインテルアドバンスドメモリーブーストインテル SSE4 命令群スーパーシャッフルエンジンインテルインテリジェントパワー機能より高度な省電力技術 : 拡張版インテルダイナミックアクセラレーションテクノロジー 10

8 Penryn プロセッサ Intel Core 2 / Intel Xeon Quad Core Dual Core Server Desktop Mobile 11

9 Intel Xeon プロセッサベースシステム基本仕様 12 Platform Comparison Processor Cache (Dual/Quad Core) 4M 6M Max Front Side Bus 1333MHz 1600MHz Snoop Filter 16 MB 24 MB Active Way Management Intel Virtualization Technology Intel VT-x Intel VT-x/VT-d Acoustics & Memory Bandwidth Base Better I/O Lanes PCI Express* PCI Express* 2.0 Dual x16 PCI-X Intel I/O Acceleration Technology (Intel I/OAT) v1 v1 & V2 Memory Channels 4 4 Capacity (GB of FB-DIMM) Addressability 36 bit 38 bit New RAS Features

10 ~2X 45nm High-K プロセス技術トランジスタ密度を 2 倍 >20% トランジスタ動作速度が 20% 高速 ~30% トランジスタ動作時の消費電力を 30% 軽減 45nm プロセス技術の利点アプリケーションのパフォーマンス向上電力消費効率 13

Intel Xeon 5400 番台プロセッサ Stable System Power + エネルギー効率と性能 Higher Performance = Higher Perf/Watt 1.35 1.38 1.00 1.00 1.00 0.

11 Intel Xeon 5400 番台プロセッサ Stable System Power + エネルギー効率と性能 Higher Performance = Higher Perf/Watt エネルギー効率の改善 : HDC プラットフォームではより広範囲なプロセッサの搭載が可能となる利点がある System Power (watts) Performance (SPECjbb2005) Performance per System Watt Intel Xeon E5345 (2.33GHz/1333/80W) Intel Xeon E5450 (3.00GHz/1333/80W) 14

12 Intel Xeon 5400 番台プロセッサ主なテクノロジー 45nm プロセス技術に基づくクアッドコア / デュアルコアインテル Xeon プロセッサ 50% 大容量化された L2 キャッシュ 20% 高速化された FSB(1600MHz) PCI Express 2.0 によって 2 倍に拡大した帯域幅大容量メモリーのサポート ( 最大 128GB) 40 レーンの構成可能な PCI Express 1.0 および 2.0 主な機能より高いメモリバンドとメモリ領域を必要とするアプリケーションハイパフォーマンスクラスタ環境マルチタスクユーザー環境 15

13 XeonX5365 (3.0) CAE CAE Energy CAE EDA Scientific Computing FSI Climate Modeling Energy Climate Modeling FSI FSI Intel Xeon 5400 番台プロセッサ Xeon E5472 vs Xeon X5365 HPC ベンチマーク相対性能 : 数値の大きな方が高性能

14 45nm クァッドコアプロセッサ搭載可能プロセッサ Xeon 5300 番台と比較して搭載可能プロセッサの最大周波数が大幅に向上同様に低電圧版の選択肢も広がる CPU 消費電力で提供できる最大周波数プロセッサ TDP 65nm インテルクァッドコア Xeon (5300 番台 ) 45nm インテルクァッドコア Xeon (5400 番台 ) 120W 3.00 GHz 3.16 GHz 80W 2.33 GHz 3.00 GHz 50W 2.00 GHz 2.50 GHz ( 例えば ) NEXXUS に搭載可能な最大周波数のクァッドコアプロセッサ低電圧版クァッドコアプロセッサ 17

15 高密度実装プラットフォームシングルソケットデュアルソケットデュアルソケットと同じ実装密度 (2 CPU / 1U) 筺体あたりのメモリバンド幅は 50% 以上高い消費電力あたりの性能 (>20%) 高い実装密度 (4 CPU / 1U) 15 ノードで 1TGFLOPS 以上の性能 18

PortTownsend (S3000PT) GbE Memory VRD ICH MCH CPU PCI-E x8 Core マイクロアーキテクチャに対応した製品 Quad コアのサポート HPC BOARD FEATURES Single Intel PentiumD processor (Conroe, Kentsfield) Chipset: Mukilteo2 + ICH7 4

16 PortTownsend (S3000PT) GbE Memory VRD ICH MCH CPU PCI-E x8 Core マイクロアーキテクチャに対応した製品 Quad コアのサポート HPC BOARD FEATURES Single Intel PentiumD processor (Conroe, Kentsfield) Chipset: Mukilteo2 + ICH7 4 DIMM (max 8GB) - DDR2 533/667 with U-ECC 1066 FSB PCIex8 support for IB MemFree card & SFF GbE card Integrated 2 port SATA2 with RAID 0/1 2xGbE (Tekoa + TekoaE) 2xUSB2 external (crash cart) Rear video & serial port Internal headers: serial (3pin), 2xUSB2, I2C Custom 5.95 x13, 6 layer Custom power connector Client Management iamt via TekoaE 19

17 PortTownsend (S3000PT) Core マイクロアーキテクチャに対応した製品 Quad コアのサポート HPC BOARD FEATURES Single Intel PentiumD processor (Conroe, Kentsfield) Chipset: Mukilteo2 + ICH7 4 DIMM (max 8GB) - DDR2 533/667 with U-ECC 1066 FSB PCIex8 support for IB MemFree card & SFF GbE card GbE ICH PCI-E x8 Integrated 2 port SATA2 with RAID 0/1 2xGbE (Tekoa + TekoaE) 2xUSB2 external (crash cart) Rear video & serial port Internal headers: serial (3pin), 2xUSB2, I2C Custom 5.95 x13, 6 layer Custom power connector Client Management iamt via TekoaE Memory VRD MCH CPU 20

AtokaV 高密度 DPソリューション HPC BOARD FEATURES Dual Intel Xeon processor (Woodcrest, Clovertown) Chipset: Greencreek + ESB2 8 FBD (max 32GB) - DDR2 533/667 1333 FSB PCIex8 slot Mellanox IB 4x DDR single

18 AtokaV 高密度 DPソリューション HPC BOARD FEATURES Dual Intel Xeon processor (Woodcrest, Clovertown) Chipset: Greencreek + ESB2 8 FBD (max 32GB) - DDR2 533/ FSB PCIex8 slot Mellanox IB 4x DDR single port down Integrated 2 port SATA2 with RAID 0/1 2xGbE (Gilgal) 2xUSB2 external (crash cart) Rear video & serial port Internal headers: serial (3pin), 1xUSB2, I2C Custom 6.5 x16.5 Custom power connector Client Management via IPMI module / GbE port Support for 32Mbit flash & embedded Linux VRD CPU Memory GbE CPU MCH ESB2 IB PCI-E x8 21

19 プロセッサとチップセットの選択 VXB5000AL デュアルソケット SE5000AL VXB3000PT シングルソケット S3000PT 1333MHz のデュアルな独立したバスアーキテクチャシングルソケットの HPC ボードを 2 セット搭載 22

20 VXB5000AL VXB5000AL デュアルソケット SE5000AL 1333MHz のデュアルな独立したバスアーキテクチャ 1333MHz 独立したデュアルバスアーキテクチャインテルが提供する様々な付加機能 (iamt や VT メモリミラーなど ) を利用可能通常のサーバと同じ機能性能をさらに高いコストパフォーマンスで提供 3.0GHz までのプロセッサをサポート低電圧 Xeon も搭載可能 23

21 VXB3000PT VXB3000PT シングルソケット S3000PT NEXXUS 4820AL よりも更に高いコストパフォーマンスを実現 MPI ベースのアプリケーションではシングルソケット + 高速インターコネクトでの高い性能の実現 DDR2 667MHz メモリによる HPC アプリケーションの高速実行シングルソケットの HPC ボードを 2 セット搭載 24

22 S3000PT リファレンスシステム 25

23 S3000PT ベースサーバ 26

24 S3000PT ベースサーバ S3000PT ベースのサーバは複数のベンダーが 1U や 4U( ブレード ) サイズの製品を展示 27

25 超高密度実装サーバ非常に高密度実装を可能とするサーバ技術通常の 1U サーバに搭載されているマザーボードを半分のサイズで実装し 2 つのマザーボードを 1 台のサーバに搭載 1U サイズの筐体に 16 プロセッサコアを搭載可能 InfiniBand と GbE をマザーボード上に搭載 4 x 1U System = 16 cores 4 x 1U System = 64 cores 4 倍の実装密度 28

26 Atoka と S3000PT の比較 Atoka ではボード上に InfiniBand を実装している ( 写真では実際に IB ケーブルを接続 ) サイズは横幅はほぼ同じで縦幅が長い 1U サイズの筐体に 2 枚搭載可能 29

27 HPC & HDC ソリューションハイパフォーマンスコンピューティング (High Performance Computing) 高速なマイクロプロセッサバンド幅を最大化 IB Interconnect SATA 実装密度コスト消費電力高速なマイクロプロセッサ最大の計算処理能力 IPMI 2.0 メモリ 2GB-4GB コアあたりメモリ 4GB-8GB コアあたり 30 S3000PT/X38ML 2 ボード / 1U コアあたりのメモリ IO バンド幅を最大電力あたりの性能を最大化省電力プロセッサ GbE Interconnect 高密度コンピューティング (High Density Computing) Atoka/Atoka-2 4 ソケット / 1U 大規模メモリ計算密度

28 IDF での説明資料 Technical Overview of the 45nm Next GenerationIntel Core Microarchitecture (Penryn) nryn/ipts001_100b.pdf 31

経過時間 ( 秒 ) より高い性能 STAR-CD ベンチマーク 1200 1,027 1000 768 882 800 600

29 経過時間 ( 秒 ) より高い性能 STAR-CD ベンチマーク , NEXXUS Xeon 3070 (Dual Core 2.66GHz/node) HP Woodcrest (2xDual Core 3.0 GHz/Node) HP XC Opteron D1145XC Dual Core, 2 sockets, 2.2 GHz SGI ALTIX GHz Montecito Benchmarks STAR-CD V3240/V3260 A-Class DATASET コア数 32

Elapsed Time (Secs) LS-DYNA ベンチマーク 16 プロセッサコアベンチマークより高い性能 14000 12000

30 Elapsed Time (Secs) LS-DYNA ベンチマーク 16 プロセッサコアベンチマークより高い性能 Penguin Computing/Xeon 5160 (3.0GHz) 4x2x2 HP/Opteron (2.6GHz) 4x2x2 ノード数 x ソケット数 x コア数 NEXXUS/Core2Duo (2.66GHz) 8x1x2 LS-DYNA Vehicle Collision

31 標準ベンチマーク性能 NAS Parallel Benchmark (NPB) 16 並列ベンチマークオペレーション数 / 秒 ( 数値は大きいほど高い性能を示す ) Platform NEXXUS PT VXPRO R1400 VXRACK 性能比率 (%) Motherboard S3000PT Atoka S3000PT CPU Clock 2.66GHz 3.0GHz 2.93GHz BT % CG % EP % FT % IS % LU % MG % SP % 34

32 相対性能 (S3000PT/16 を 1 としての性能比 ) NAS Parallel Benchmark (NPB) 16/64 並列ベンチマーク 6 5 相対性能比 ( 数値は大きいほど高い性能を示す ) S3000PT/16 S3000PT/64 Cray XT3/16 Cray XT3/64 より高い性能 BT CG EP FT IS LU MG SP ベンチマーク

33 相対性能 (S3000PT/16 を 1 としての性能比 ) 6 5 NAS Parallel Benchmark (NPB) 16/64 並列ベンチマーク相対性能比 ( 数値は大きいほど高い性能を示す ) S3000PT/16 S3000PT/64 Altix/16 Altix/64 より高い性能 BT CG EP FT IS LU MG SP ベンチマーク 36

34 アーキテクチャによる性能差シングルソケット > デュアルソケット >>SMP 共有メモリの利点は性能以外の面で多々あるので単純な比較は無理だとしても MPI アプリケーションでは SMP は性能上の利点が少ない性能差はクロック比に対して 2.4 倍から 5.5 倍 Opteron SMP S3000PT 性能比 Clock 2.6GHz 2.66GHz (Ratio) BT CG EP FT IS LU MG SP

35 High Density Entry Systems 将来製品 Intel QuickPath インターコネクト 1U side by side 筐体 HPC/HDC マーケットをターゲット Atoka-2 クァッドコア Intel Xeon プロセッサ InfiniBand 8 FBDIMM スロット IPMI PCIex 16 スロット 1U side by side 筐体 HPC/HDC マーケットをターゲット 1U Twin (Bensley) クァッドコア Intel Xeon プロセッサ 120W 80W 50W CPU InfiniBand 8 FBDIMM スロット IPMI PCIex 8 スロット 1U side by side 筐体 HPC/HDC マーケットをターゲット 39

36 次期マイクロプロセッサ Nehalem 40

37 High Density Entry Systems Intel Server Board X38ML Intel Core2 2Duo Xeon プロセッサ 65W リファレンス筐体などの提供 1U side by side 筐体 HPC/HDC マーケットをターゲット Intel Server Board S3000PT Intel Core2 2Duo Xeon プロセッサ 65W リファレンス筐体などの提供 1U side by side 筐体 HPC/HDC マーケットをターゲット 41 SE7230CA1 SE7230CA1 Pentium D プロセッサリファレンス筐体などの提供 1U side by side 筐体 HPC/HDC マーケットをターゲット

X38ML 概要 Wolfdale / Yorkfield / Conroe / Kentsfield processor (35W, 65W, 130W) をサポート X38 chipset 1333 MHz Fontside Bus FSB Overclock のサポート (1600 又は 2000MHz) Single PCI-Express x16 connector

38 X38ML 概要 Wolfdale / Yorkfield / Conroe / Kentsfield processor (35W, 65W, 130W) をサポート X38 chipset 1333 MHz Fontside Bus FSB Overclock のサポート (1600 又は 2000MHz) Single PCI-Express x16 connector ハイエンドグラフィクスもサポート 4 DIMMs ( 最大 16GB) DDR2 667/800 メモリ Integrated 4 port SATA 3.0Gb/s with RAID 0 and 1 Integrated graphics Integrated BMC supporting IPMI 2.0 Integrated Dual Gigabit Ethernet (Zoar) Custom 5.9 x13 form factor 42

39 Intel X38 Express チップセット 43

40 X38 チップセット - Overclock Intel Core 2 Quad Yorkfield Overclock のサポート Core Speed: MHz FSB : MHz 44

41 サーバプラットフォーム DIB 1066/1333 MHz 8.5/10.5 GB/s 25.5/32 GB/s Dual 1600 MT/s Point to Point Bus 25.5/32 GB/s ESB-2 I/O Bridge x8 ESI x8 x8 Blackford MCH x8 FBD ESB-2 I/O Bridge x8 ESI x8 Seaburg MCH x8 x8 x8 x8 FBD Configurable set of PCIe Gen1 ports Storage Controller SAS/SATA PXH PCI-X 10 GbE I/OAT iscsi 10 GbE Configurable set of PCIe ports up to Dual x16 Gen2 (Gfx) Storage Controller SATA/SAS PXH PCI-X 10 GbE I/OAT iscsi 10 GbE 45

42 Stoakley = Harpertown(Xeon 54xx) + Seaburg FUSION 1200 では従来の Shelf ( 通常のクラスタのノードに相当 ) に対して 2 倍の容量と FSB を高速化したものを発表していますこの Shelf では最大 128GB のメモリを搭載できるため FUSION1200 の一筺体で 768GB のメモリまで拡張出来ます ( 従来の Shelf は 32GB が最大容量 ) 46

43 Intel QuickAssist Technology サーバ向け CPU とサードパーティのアクセラレータを組み合わせて高速処理を行うためのフレームワーク 47

44 Intel QuickAssist Technology 48 QuickAssist Technology はサーバにアクセラレータ機能を付加するための技術であり今回の IDFではFSB-FPGAアクセラレータとして FPGA モジュールをプロセッサソケットに直接搭載しメモリを共有しよりシームレスな計算機システムの構築などのデモが行われています ( 写真は SGIのブレードシステムでの事例ですプロセッサソケットに FPGAモジュールが搭載されています )

この資料についてここに掲載した資料は弊社の調査と見解に基くものであり資料の中で示されている製品やサービスを提供している各社の公式な見解でもまたマーケティング戦略に基くものではありませんあくまで弊社としての意見だということにご注意くださいこれらの資料の無断での引用転載を禁じます社名製品名などは一般に各社の商標または登録商標ですなお本文中では特に TM

45 この資料についてここに掲載した資料は弊社の調査と見解に基くものであり資料の中で示されている製品やサービスを提供している各社の公式な見解でもまたマーケティング戦略に基くものではありませんあくまで弊社としての意見だということにご注意くださいこれらの資料の無断での引用転載を禁じます社名製品名などは一般に各社の商標または登録商標ですなお本文中では特に TM マークは明記しておりません In general, the name of the company and the product name, etc. are the trademarks or, registered trademarks of each company. Copyright Scalable Systems Co., Ltd., Unauthorized use is strictly forbidden. 49

46 さらに詳しい情報や最新情報は.. ホームページにて公開していますホームページにはお問い合わせ窓口も開設してありますのでご利用くださいコンサルテーション製品技術 /12/19 50

47 ベンチマーク結果についてこの資料で使用したベンチマークデータは以下の URL で参照出来ます Cray XT3 NPB erformance.ppt Opteron NPB PB_results_classC.xls Intel Harpertown ベンチマーク =10 S3000PT/Atoka/NEXXUS の結果は弊社社内システムでの計測結果です 51

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スライド 1 High Performance and Productivit High Density HPC Solutions HPC システムの課題データセンターにサーバを設置する場合単にラックマウントするだけでは不十分計算機システム自身の Optimization が必要高密度なハイパフォーマンスシステムの構築 2 インテルプロセッサロードマップ 3 同一周波数でより優れた性能高周波数版も提供