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  美光與AMD 聯(lián)手為客戶(hù)及數(shù)據(jù)中心平臺(tái)提供一流的用戶(hù)體驗(yàn)。雙方在奧斯汀建立聯(lián)合服務(wù)器實(shí)驗(yàn)室，以減少服務(wù)器內(nèi)存驗(yàn)證時(shí)間，在產(chǎn)品驗(yàn)證和發(fā)布期間共同進(jìn)行工作負(fù)載測(cè)試。

  目前美光適用于數(shù)據(jù)中心的 DDR5 內(nèi)存和第四代 AMD EPYCTMTM (霄龍)處理器均已出貨，我們對(duì)其進(jìn)行了一些常見(jiàn)的高性能計(jì)算(HPC)工作負(fù)載基準(zhǔn)測(cè)試。

  長(zhǎng)期以來(lái)，超級(jí)計(jì)算機(jī)承擔(dān)著高性能計(jì)算工作負(fù)載。此類(lèi)大規(guī)模的數(shù)據(jù)密集型工作負(fù)載需要運(yùn)行 TB 級(jí)的數(shù)據(jù)量以進(jìn)行數(shù)百萬(wàn)個(gè)并行操作，以解決人類(lèi)世界的難題，如天氣和氣候預(yù)測(cè);地震建模;化學(xué)、物理和生物分析等。

  隨著計(jì)算機(jī)架構(gòu)的進(jìn)步，此類(lèi)工作負(fù)載往往托管在超大型“可橫向擴(kuò)展”的高性能服務(wù)器集群中。這些服務(wù)器集群需要集合最強(qiáng)大的算力、架構(gòu)、內(nèi)存和存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施，以滿(mǎn)足關(guān)鍵工作負(fù)載對(duì)可擴(kuò)展性、低延遲和高性能的需求。然而隨著服務(wù)器 CPU 的性能和吞吐量不斷增長(zhǎng)，DDR4 無(wú)法提供足夠的內(nèi)存帶寬，來(lái)滿(mǎn)足不斷增長(zhǎng)的高性能內(nèi)核。

  為緩解這一瓶頸，美光 DDR5 內(nèi)存與采用了 Zen 4 服務(wù)器架構(gòu)的第四代 AMD EPYC 處理器強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，使服務(wù)器 CPU 能夠更好地匹配內(nèi)存產(chǎn)品，滿(mǎn)足數(shù)據(jù)密集型工作負(fù)載對(duì)性能和效率的需求。美光 DDR5 內(nèi)存可幫助企業(yè)從本地和云端數(shù)據(jù)中更快獲取洞察。我們對(duì)最新的 AMD Zen 4 96 核 CPU 和美光 DDR5 進(jìn)行了行業(yè)內(nèi)高性能計(jì)算工作負(fù)載基準(zhǔn)測(cè)試，所有結(jié)果均顯示性能提升了兩倍。

  美光 DDR5 搭配第四代 AMD EPYC 處理器

  在 STREAM 測(cè)試中實(shí)現(xiàn)內(nèi)存帶寬翻倍

  STREAM1 是常見(jiàn)的基準(zhǔn)測(cè)試工具，用于測(cè)量高性能計(jì)算機(jī)的內(nèi)存帶寬，可捕獲高性能計(jì)算系統(tǒng)的峰值內(nèi)存帶寬。

  該工作負(fù)載使用的軟件堆棧

  ● Alma 9 Linux kernel 5.14

  ● STREAM.f，2021 年 11 月 29 日發(fā)布版本

  測(cè)試設(shè)置

  ● DDR4 系統(tǒng)搭配第三代 64 核 3.7 GHz AMD EPYC 處理器;DDR4 3200 MHz 系統(tǒng)2的 RDIMM 內(nèi)存槽插滿(mǎn)，共 64GB

  ● DDR5 系統(tǒng)搭配第四代 96 核 3.7 GHz AMD EPYC 處理器;DDR5 4800 MHz 系統(tǒng)3的 RDIMM 內(nèi)存槽插滿(mǎn)，共 64GB

  測(cè)試結(jié)果

  ● DDR5 系統(tǒng)每插槽內(nèi)存帶寬翻倍，達(dá)到 378 GB/s

  ● 該結(jié)果意味著客戶(hù)能運(yùn)行更大規(guī)模的人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí) (AI/ML) 項(xiàng)目，或利用 DDR5 增加的內(nèi)存帶寬進(jìn)行更多高性能計(jì)算。

  美光 DDR5

  助力天氣研究和預(yù)報(bào) (WRF)4 速度提升2倍

  此次測(cè)試使用的高性能計(jì)算工作負(fù)載代碼針對(duì)天氣和氣候。WRF 模型在一些支持高性能浮點(diǎn)處理、高內(nèi)存帶寬、低延遲網(wǎng)絡(luò)等傳統(tǒng)高性能計(jì)算架構(gòu)中表現(xiàn)良好，測(cè)試對(duì)象為橫向分辨率為 2.5 公里的美國(guó)大陸地區(qū) (CONUS)。

  該工作負(fù)載使用的軟件堆棧

  ● Alma 9 Linux kernel 5.14

  ● WRF 2.3.5 & 4.3.3

  ● Open MPI v4.1.1

  測(cè)試設(shè)置

  ● DDR4 系統(tǒng)搭配第三代 64 核 3.7 GHz AMD EPYC 處理器;DDR4 3200 MHz 系統(tǒng)2的 RDIMM 內(nèi)存槽插滿(mǎn)，共 64GB

  ● DDR5 系統(tǒng)搭配第四代 96 核 3.7 GHz AMD EPYC 處理器;DDR5 4800 MHz 系統(tǒng)3的 RDIMM 內(nèi)存槽插滿(mǎn)，共 64GB

  測(cè)試結(jié)果

  ● 美光 DDR5 搭配第四代 AMD EPYC 處理器，可實(shí)現(xiàn) 1.3567 時(shí)間步/秒 VS DDR4 系統(tǒng)的 2.8533 時(shí)間步/秒

  ● 速度更快意味著可使用更大的數(shù)據(jù)庫(kù)或運(yùn)行更多模型以進(jìn)行天氣預(yù)測(cè)，進(jìn)而改善預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度。

  美光 DDR5

  助力 OpenFOAM5 速度提升2倍

  OpenFOAM 是一種計(jì)算流體動(dòng)力學(xué) (CFD) 的開(kāi)源高性能計(jì)算工作負(fù)載，廣泛應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)，有助于縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間并降低成本。從消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)到航空航天設(shè)計(jì)，OpenFOAM 能夠模擬不同應(yīng)用中的物理互動(dòng)，包括摩托車(chē)風(fēng)擋湍流。

  在該模擬中，OpenFOAM 能夠計(jì)算摩托車(chē)和騎手周?chē)姆€(wěn)定氣流。OpenFOAM 能夠根據(jù)用戶(hù)指定的進(jìn)程數(shù)進(jìn)行負(fù)載均衡計(jì)算，以此將網(wǎng)格分解成多個(gè)部分并分配給不同的進(jìn)程求解。求解完成后，再將網(wǎng)格和解重新組合為單個(gè)域。

  該工作負(fù)載使用的軟件堆棧

  ● OpenFOAM CFD 軟件?(版本8)，其中摩托車(chē)網(wǎng)格尺寸為：600 x 240 x 240

  ● Alma 9 Linux kernel 5.14

  ● Open MPI v4.1.1

  測(cè)試設(shè)置

  ● DDR4 系統(tǒng)搭配第三代 64 核 3.7 GHz AMD EPYC 處理器;DDR4 3200 MHz 系統(tǒng)2的 RDIMM 內(nèi)存槽插滿(mǎn)，共 64GB

  ● DDR5 系統(tǒng)搭配第四代 96 核 3.7 GHz AMD EPYC 處理器;DDR5 4800 MHz 系統(tǒng)3的 RDIMM 內(nèi)存槽插滿(mǎn)，共 64GB

  測(cè)試結(jié)果

  測(cè)試結(jié)果表明美光 DDR5 產(chǎn)品組合將 OpenFOAM 性能提高了 2.4 倍。OpenFOAM 為五大高性能計(jì)算軟件平臺(tái)之一，擁有大型開(kāi)源社區(qū)。該軟件廣泛應(yīng)用于大學(xué)和研發(fā)中心，可利用高帶寬內(nèi)存和擁有密集內(nèi)核的高性能 CPU，實(shí)現(xiàn)高度的并行操作。

  美光 DDR5

  助力分子動(dòng)力學(xué)6 速度提升2倍

  CP2K 是一款開(kāi)源量子化學(xué)工具，適用于許多應(yīng)用，包括固態(tài)生物系統(tǒng)模擬。CP2K 能夠?yàn)椴煌慕７椒ㄌ峁┩ㄓ玫目蚣?。此次測(cè)試對(duì)象為水 (H2O) 的密度泛函理論 (DFT)，模擬盒子中共包含 6,144 個(gè)原子(2,048 個(gè)水分子)。

  該工作負(fù)載使用的軟件堆棧

  ● H2O-DFT-LS.NREP4 及 H2O-DFT-LS

  ● Alma 9 Linux kernel 5.14

  測(cè)試設(shè)置

  ● DDR4 系統(tǒng)搭配第三代64 核 3.7 GHz AMD EPYC 處理器;DDR4 3200 MHz 系統(tǒng)2的 RDIMM 內(nèi)存槽插滿(mǎn)，共 64GB

  ● DDR5 系統(tǒng)搭配第四代 96 核 3.7 GHz AMD EPYC 處理器;DDR5 4800 MHz 系統(tǒng)3的 RDIMM 內(nèi)存槽插滿(mǎn)，共 64GB

  測(cè)試結(jié)果

  測(cè)試結(jié)果表明美光 DDR5 產(chǎn)品組合將分子動(dòng)力學(xué)性能提高了 2.1 倍。隨著內(nèi)核數(shù)和內(nèi)存帶寬增加，此類(lèi)工作負(fù)載的性能也顯著提升。

  總結(jié)

  目前我們只針對(duì)少量高性能計(jì)算工作負(fù)載進(jìn)行了測(cè)試，因此以上只是我們的初步成果。將高性能高帶寬內(nèi)存與最新的服務(wù)器處理器(如第四代 AMD EPYC 處理器)相結(jié)合，可為高性能計(jì)算客戶(hù)創(chuàng)造新的可能。我們期待更多企業(yè)數(shù)據(jù)中心和云服務(wù)商，能夠在新平臺(tái)上應(yīng)用美光 DDR5 產(chǎn)品，解鎖更高的性能與能效。

  1 我們?cè)?STREAM 基準(zhǔn)測(cè)試中配置了 25 億個(gè)向量的STREAM Benchmark——運(yùn)行在一臺(tái)單 AMD CPU 系統(tǒng)上

  2 AMD DDR4 系統(tǒng)為一臺(tái) 64 核 AMD EPYC 7763 處理器， DDR4-3200 MHz 的 RDIMM 內(nèi)存槽插滿(mǎn)，共 64GB

  3 AMD DDR5 系統(tǒng)為一臺(tái) 96 核 AMD EPYC 9654 處理器， DDR5-4800 MHz 的 RDIMM 內(nèi)存槽插滿(mǎn)，共 64GB

  4 橫向分辨率為 12.5 公里 CONUS 的 WRF 在 DDR4 系統(tǒng)上的運(yùn)行時(shí)間為 929 秒，在 DDR5 系統(tǒng)上的運(yùn)行時(shí)間為 287 秒(均包括存儲(chǔ)器的輸入/輸出時(shí)間)。該測(cè)試中 WRF 配置為 2.5 公里 CONUS，測(cè)試結(jié)果為 1.3567 時(shí)間步/ 秒， 相比之下 DDR4 的運(yùn)行時(shí)間為 2.8533 時(shí)間步/秒。

  5 針對(duì) OpenFOAM，我們運(yùn)行了三種變體：

  5a：1004040 runtimes，DDR4 系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為 1,144 秒，DDR5 系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為 478 秒

  5b：1084646 runtimes，DDR4 系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為 1,633 秒，DDR5 系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為 698 秒

  5c：1305252 runtimes，DDR4 系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為 2,522秒，DDR5 系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為 1,091 秒

  6 分子動(dòng)力學(xué)工作負(fù)載在 DDR4 系統(tǒng)上的運(yùn)行時(shí)間為 2,519 秒，在 DDR5 系統(tǒng)上的運(yùn)行時(shí)間為 1,242 秒