计算机系统性能评价关于TOP500中HPL基准测试

HPL概念
• Linpack
o benchmark:最流行的测试高性能计算机系统浮点性能 o 方法：通过对高性能计算机采用高斯消元法求解一元N次 稠密线性代数方程组的测试，评价高性能计算机的浮点性 能。 o 测试类：Linpack100、Linpack1000和HPL • Linpack100求解规模为100阶的稠密线性代数方程组 • Linpack1000要求求解1000阶的线性代数方程组 • HPL:High performance Linpack高度并行计算基准测试
如何评价计算机的性能呢？
性能评价
• 计算机性能
o 处理器主频、内存大小、内存总线带宽、I/O总线性能、显卡指标
性能评测 Application
性能分析
OS
Network，Storage Memory
CPU
性能评价-基准测试
• 基准测试
• 没有一个标准能反映计算机系统的全部性能，它们代表的只 是性能的一个侧面。 • • • • • • 定点性能 浮点性能 WEB服务性能 数据处理性能 系统软件性能 科学与工程计算性能
计算机系统计算性能评价
基于Hቤተ መጻሕፍቲ ባይዱL的基准测试
孟庆彬
April 7, 2016
背景
超算Top500
33.86 35 30 25 20 15 10 5 0 天河二号 泰坦 红杉 京 米拉 17.59 17.17 10.51 8.59 Rmax (TFlop/s)
背景-top500
• 1993年,Linpack作为Top500排名依据 • 国际TOP500组织是发布全球已安装的超级计算机系统排名 的权威机构，以超级计算机基准程序Linpack测试值为序进 行排名，每年发布两次，其目的是促进国际超级计算机领域 的交流和合作，促进超级计算机的推广应用。 • Jack Dongarra发表声明(Linpack标准的创始人) • 计算机系统的Linkpack排名现在已经不能完全真实地 反映应用程序的性能。 • 高度共轭梯度基准测试（HPCG PDF Link）
性能评价-基准测试
• 基准测试
• 没有一个标准能反映计算机系统的全部性能，它们代表的只 是性能的一个侧面。 • Web服务性能 SPECweb96 评价Web响应用户Web点击的性能 SPECweb99 评价了Web服务器综合性能
性能评价-基准测试
• 基准测试
• 没有一个标准能反映计算机系统的全部性能，它们代表的只 是性能的一个侧面。 • 数据处理性能 TPC 评测计算机系统进行事务处理和数据库操作的性能
• 四分析结果
关于Benchmark
• HPL的局限
o 计算机系统结构，GPU、MIC等协处理器对计算机的计算 性能也起了比较大的作用 o 单一性，现在大量的HPC都是在求解偏微分方程，需要更 高的带宽和更低的延迟，内存访问也更加不规则，细粒度 的迭代
• HPCC
o 作为HPL的补充，包含了 HPL, PTRANS, STREAM, Random Aceess, DGEMM,FFT, Lantency-BandWidth七类测试
性能评价-基准测试
• 基准测试
• 没有一个标准能反映计算机系统的全部性能，它们代表的只 是性能的一个侧面。 • 系统软件性能 Lmbench SGI开发，测试操作系统性能 Netperf 评测计算机系统的网络性能
性能评价-基准测试
• 基准测试
• 没有一个标准能反映计算机系统的全部性能，它们代表的只 是性能的一个侧面。 • 科学与工程计算性能 Linpack LINear algebra PACKages NAS Numerical Aerodynamic Simulation ParkBench 评价大型可扩展系统的计算性能
性能评价-基准测试
• 基准测试
• 没有一个标准能反映计算机系统的全部性能，它们代表的只 是性能的一个侧面。 • 浮点性能 SPECfp95 评测系统的单处理器的浮点运算性能 10个真实的应用：流体力学、天气预报、量子物理、天文、 电子 SPECfp_rate95 反映具有多个处理器系统的浮点性能的可扩展性
• HPL
o 针对现代并行计算机提出的测试方式
HPL性能测试
HPL安装配置
• HPL安装（一准备阶段）
o Linux平台，最新稳定内核的Linux发行版最佳，可以选择 Red hat, Centos等。 o MPICH2，这是个并行计算的软件 o Gotoblas，BLAS库（Basic Linear Algebra Subprograms）是 执行向量和矩阵运算的子程序集合 o HPL，linpack测试的软件
• HPL安装（二安装阶段）
o 安装MPICH2，并配置好环境变量 o 安装Gotoblas，生成 libgoto2.a和libgoto2.so两个文件 o 安装HPL，并修改配置文件Make.<arch>文件，生成两个文 件HPL.dat和xhpl
HPL安装配置
• 三优化阶段
o o o o o o 算法相关的参数设置 CPU的架构数量和效率 内存容量 互联网络的通信性能 系统规模 算法相关的参数设置
性能评价-基准测试
• 基准测试
• 没有一个标准能反映计算机系统的全部性能，它们代表的只 是性能的一个侧面。 • 定点性能 SPECint95，反映评测系统的单处理器的定点运算性能 8个真实的应用：仿真技术、人工智能、图像处理、压缩算法、 编译器、解释器、数据库 用运行8个应用的标准时间，除以实际运行时间得到一个比值， SPEC_int95是这8个比值乘积的开8次方得到的值
• HPCG
o 使用局部对称Gauss-Seidel预条件子的预处理共轭梯度法
谢 谢！