Intel Xeon phi計(jì)算卡片的解析

IntelXeonphi協(xié)處理器實(shí)際上它更像是與CPU協(xié)同工作的GPU。XeonPhi協(xié)處理器在很大程度上繼承了流產(chǎn)的獨(dú)立顯卡項(xiàng)目Larrabee的遺志，外部造型看似顯卡，其實(shí)是和Tesla類似的專用加速計(jì)算卡，其架構(gòu)采用順序、雙發(fā)射x86,支持64位運(yùn)算，每個(gè)核心支持最多四個(gè)線程，最多61個(gè)核心、244個(gè)線程，并且每個(gè)核心都搭配一個(gè)512-bitSIMD矢量引擎。當(dāng)然了，這里的"核心”跟Tesla里邊的CUDA核心是沒有直接可比性的，它們分別來自CPU、GPU的世界。雖然在性能預(yù)估上與NVIDIA的TeslaK20核心相比沒有占到上風(fēng)，但是XeonPhi在編程易用性上有優(yōu)勢，除非開發(fā)者需要使用新功能，否則多數(shù)代碼都不需要重寫。英特爾推出這款處理器就是為了達(dá)到和英偉達(dá)和AMD處理器一樣的效果，提高軟件的并行加速計(jì)算能力。英特爾公布了兩個(gè)XeonPhi系列，其中一個(gè)系列是XeonPhi5110P，現(xiàn)在已經(jīng)上市，而另外一個(gè)系列XeonPhi3100需要到2013年第一季度上市。這兩個(gè)系列處理器都是采用22nm的COMS制程工藝，擁有50億個(gè)晶體管，采用的是英特爾Many-IntegratedCore（MIC）眾核架構(gòu)。XeonPhi5110P擁有60個(gè)核心，每一個(gè)核心都有著4個(gè)線程，1.05GHz，2級緩存為30MB,最大支持8GB的GDDR5內(nèi)存尋址，內(nèi)存帶寬高達(dá)32OGbps,雙精度浮點(diǎn)計(jì)算能力能夠達(dá)到1TFLOPS,在此次超級計(jì)算機(jī)TOP500中，戴爾的Stampede采用的是一個(gè)客戶定制版本SE10，擁有著61個(gè)核心，2級緩存也比30M要大一點(diǎn)。對于2013年將要發(fā)布的XeonPhi3100，XeonPhi3100擁有57個(gè)核心，頻率1.1GHz，位寬384bit，搭配6GBGDDR5顯存，支持ECC，帶寬超過240GB/S,可提供1TFLOPS雙精度浮點(diǎn)性能，TDP為300W。在并行加速計(jì)算領(lǐng)域，似乎將要演變成為x86協(xié)同處理器與GPU加速器之間的競爭，英特爾區(qū)分這兩者之間的區(qū)別是theXeonPhi能夠運(yùn)行操作系統(tǒng)，而GPU加速器則不能，XeonPhi能夠運(yùn)行紅帽Linux或者是SuSELinux。不過更為重要的是這些并行加速處理器是怎樣提高超級計(jì)算機(jī)的計(jì)算性能，在這些方面軟件等方面起到的作用要比操作系統(tǒng)更重要。例：田納西州大學(xué)的田納西高級計(jì)算中心（TACC）正在他們的新超級計(jì)算機(jī)“Stampede”（驚跑）里安裝XeonPhi，也讓我們得以一睹其真容：不明說的話肯定會(huì)以為這是塊標(biāo)準(zhǔn)的顯卡吧？Tesla其實(shí)也是這個(gè)樣子，標(biāo)準(zhǔn)的雙插槽體積PCI-Exl6擴(kuò)展卡，而且是因?yàn)閷Ｓ糜谟?jì)算的，都沒有視頻輸出接口（AMD的還有）。XeonPhi也有主動(dòng)散熱、被動(dòng)散熱兩種版本，這里用的是被動(dòng)散熱的，外殼下邊是厚

重的均熱板和散熱片，尾部則能看到一個(gè)六針和一個(gè)八針輔助供電接口，最大供電能力300W。至于實(shí)際性能如何，很可能現(xiàn)在哪兒都不具備測試條件，畢竟這玩意兒因?yàn)榧軜?gòu)的緣故要求操作系統(tǒng)、工具軟件都得在一定程度上重新編寫和優(yōu)化，Intel也一再強(qiáng)調(diào)優(yōu)化的重要性。Intel也沒有一味夸大加速計(jì)算的優(yōu)勢，而是首先澄清了一個(gè)誤解。Intel拿出了一段Fortran代碼，先運(yùn)行未優(yōu)化的單線程代碼，然后優(yōu)化并以XeonPhi運(yùn)行，性能差異達(dá)到了恐怖的300倍。NVIDIATesla宣稱的性能提升差不多就是這樣對比而來的，讓加速計(jì)算的結(jié)果和單線程結(jié)果對比，幾十乃至幾百倍的提升就輕松得來。Intel則證明了其謬誤：在雙路XeonE5上重新運(yùn)行相同的代碼，XeonPhi只快了大

約兩倍而已。也就是說，如果代碼本身就針對多核心處理器做過優(yōu)化，加速計(jì)算的真實(shí)優(yōu)勢會(huì)小得多。CompiiewithGEZCC++,measurewalltime[Generatessnngrethreadedcode)在另一個(gè)C++的例子中，109倍的提升被證明其實(shí)只有2-2.5倍。AnatomyofaCompiiewithGEZCC++,measurewalltime[Generatessnngrethreadedcode)在另一個(gè)C++的例子中，109倍的提升被證明其實(shí)只有2-2.5倍。Anatomyofa109xImprovement~693secsThe>1OxperformancegaincomesfromparalletismRunsamecodeonInterXewi'ProcessorT耳「q已tingCPU,nocoprocessorOptimizeforIntel*XeonPh廠usingParallelStudioXEjbo^lsjNohandcodedassenib^*495^ExampleofapublicfinanetaidsrivaliumapplicatianccmbinincibinomialtreesndMonteCarlo,writteninC++隨后，Intel展示了XeonPhi協(xié)處理加速計(jì)算所帶來的真正性能提升，通過IntelMKL理論測試得到的幅度為最多2.2-2.9倍，實(shí)際應(yīng)用中則普遍只有最多1.7-2.53倍，只有金融服務(wù)方面取得了10倍左右的突飛猛進(jìn)（布萊克斯克爾斯期權(quán)定價(jià)模型和蒙特卡羅算法）。SGEMMfUF")upto2,5X9.M4DGEMHWF/?)gto2.5io~STREAMTriadXeonPhi?CoprtK?$w:Increa-sesApplicationPerformanceuptolOxApplicationPerformanceExamplesCw^tornvrAppH-at-jpn-Pl<f>[>rVMn?flIlKiTMM'1W,J筆斗*ft■LcrsAlamMNalMularDyrajiflllCIUp申弧昨Wv啊審避0T*ftfer*i>9E^p<YdinibhtrrlwrtfLab*LAHiCtQCD叩ta2.Z7xFlgnctyServicesBlKkScholHSPW&nteCwto51*vptalC,75xno2a.^ix5IK41M4［耐0斤0Upth2.52j(J5oncl?mtaMMFE葉mE>RwiiMWJOtDJ.Tx1bvt*)Rji^TriKlnDfivcFwrm■4Pt|'UptDi.Wjt'B工w■3種耳丘R比聲雪粧仲j■tt*nEl■&nMlSBKwnMVI^血rg^jiKM8LJ￥XW味feKHalHh"爐阿囲詞屮審爐1打斡"“和?暉屮 UrimiPimiiw3-BL1VM1wt 4JKW.M"34rHd?ck^tov,nti *k^JBKima"{[[xncmMmicLutH[■PriBriWT*a<rimflwrihckd1juw-RiTgprnorifJQbMrtb|■W WWIntelXeonPhi"CoprocessorFamilyReferenceTablerHiiteuktaNmUCWf*nr|-faSMPlACIMm■wwLt.yIMtA如"WtSJf-4111KJ■?>K4f