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美光 DDR5 內(nèi)存配合第四代 AMD EPYC 處理器,,提升高性能計(jì)算工作負(fù)載

2022-12-20
作者:Krishna Yalamanchi,、Sudharshan Vazhkudai
來源:美光
關(guān)鍵詞: 美光 DDR5 處理器

美光與AMD聯(lián)手為客戶及數(shù)據(jù)中心平臺提供一流的用戶體驗(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,,我們對其進(jìn)行了一些常見的高性能計(jì)算(HPC)工作負(fù)載基準(zhǔn)測試,。

長期以來,,超級計(jì)算機(jī)承擔(dān)著高性能計(jì)算工作負(fù)載。此類大規(guī)模的數(shù)據(jù)密集型工作負(fù)載需要運(yùn)行TB 級的數(shù)據(jù)量以進(jìn)行數(shù)百萬個并行操作,,以解決人類世界的難題,,如天氣和氣候預(yù)測;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)存和存儲基礎(chǔ)設(shè)施,,以滿足關(guān)鍵工作負(fù)載對可擴(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,,DDR4 無法提供足夠的內(nèi)存帶寬,來滿足不斷增長的高性能內(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,,滿足數(shù)據(jù)密集型工作負(fù)載對性能和效率的需求。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 測試中實(shí)現(xiàn)內(nèi)存帶寬翻倍STREAM1是常見的基準(zhǔn)測試工具,,用于測量高性能計(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,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,,共 64GB

測試結(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倍此次測試使用的高性能計(jì)算工作負(fù)載代碼針對天氣和氣候,。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,,測試對象為橫向分辨率為 2.5 公里的美國大陸地區(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,,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,共 64GB

測試結(jié)果

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

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

美光 DDR5,,助力OpenFOAM5速度提升2倍OpenFOAM是一種計(jì)算流體動力學(xué)(CFD)的開源高性能計(jì)算工作負(fù)載,,廣泛應(yīng)用于多個行業(yè),有助于縮短開發(fā)時間并降低成本,。從消費(fèi)類產(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,包括摩托車風(fēng)擋湍流,。在該模擬中,,OpenFOAM能夠計(jì)算摩托車和騎手周圍的穩(wěn)定氣流。OpenFOAM能夠根據(jù)用戶指定的進(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),,其中摩托車網(wǎng)格尺寸為:600 x 240 x 240

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Open MPI v4.1.1

測試設(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,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,,共 64GB

測試結(jié)果

測試結(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)算軟件平臺之一,,擁有大型開源社區(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 ,助力分子動力學(xué)6速度提升2倍CP2K 是一款開源量子化學(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?。此次測試對象為水(H2O)的密度泛函理論(DFT),,模擬盒子中共包含 6,144 個原子(2,048 個水分子)。該工作負(fù)載使用的軟件堆棧

H2O-DFT-LS.NREP4 及 H2O-DFT-LS

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測試設(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,,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,,共 64GB

測試結(jié)果測試結(jié)果表明美光DDR5 產(chǎn)品組合將分子動力學(xué)性能提高了2.1 倍,。隨著內(nèi)核數(shù)和內(nèi)存帶寬增加,此類工作負(fù)載的性能也顯著提升,??偨Y(jié)目前我們只針對少量高性能計(jì)算工作負(fù)載進(jìn)行了測試,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,,能夠在新平臺上應(yīng)用美光 DDR5 產(chǎn)品,,解鎖更高的性能與能效。

1 我們在 STREAM 基準(zhǔn)測試中配置了 25 億個向量的STREAM Benchmark——運(yùn)行在一臺單 AMD CPU 系統(tǒng)上2 AMD DDR4 系統(tǒng)為一臺 64 核 AMD EPYC 7763處理器,, DDR4-3200 MHz 的RDIMM 內(nèi)存槽插滿,,共 64GB3 AMD DDR5 系統(tǒng)為一臺96 核AMD EPYC 9654處理器, DDR5-4800 MHz 的RDIMM 內(nèi)存槽插滿,,共 64GB4 橫向分辨率為12.5 公里CONUS 的 WRF 在 DDR4 系統(tǒng)上的運(yùn)行時間為 929 秒,,在 DDR5 系統(tǒng)上的運(yùn)行時間為 287 秒(均包括存儲器的輸入/輸出時間)。該測試中 WRF 配置為 2.5 公里 CONUS,測試結(jié)果為1.3567 時間步/ 秒,,相比之下DDR4 的運(yùn)行時間為2.8533時間步/秒,。5 針對OpenFOAM,我們運(yùn)行了三種變體:5a:1004040 runtimes,,DDR4 系統(tǒng)運(yùn)行時間為 1,144 秒,DDR5 系統(tǒng)運(yùn)行時間為 478 秒5b:1084646 runtimes,,DDR4 系統(tǒng)運(yùn)行時間為 1,633 秒,,DDR5 系統(tǒng)運(yùn)行時間為 698 秒5c:1305252 runtimes,DDR4 系統(tǒng)運(yùn)行時間為 2,522秒,,DDR5 系統(tǒng)運(yùn)行時間為 1,091 秒6分子動力學(xué)工作負(fù)載在 DDR4 系統(tǒng)上的運(yùn)行時間為 2,519 秒,,在 DDR5 系統(tǒng)上的運(yùn)行時間為 1,242 秒

Krishna 擔(dān)任美光生態(tài)系統(tǒng)高級開發(fā)經(jīng)理,專注于研發(fā) DDR5 和 CXL 解決方案,。他曾在英特爾 IT 部門任職,,領(lǐng)導(dǎo) SAP HANA 的遷移工作,通過與SI,、OEM和云服務(wù)提供商共同搭建的合作伙伴生態(tài)系統(tǒng),,推出了用于SAP工作負(fù)載的第三代與第四代 Intel Xeon 處理器。

Sudharshan S. Vazhkudai博士擔(dān)任美光系統(tǒng)架構(gòu)和工作負(fù)載分析總監(jiān),。他領(lǐng)導(dǎo)一支位于奧斯汀和印度海得拉巴的團(tuán)隊(duì),,致力于研究內(nèi)存和存儲(DDR、CXL,、HBM 和 NVME)產(chǎn)品中層次結(jié)構(gòu)的可組合性,,并優(yōu)化與數(shù)據(jù)中心工作負(fù)載相關(guān)的系統(tǒng)架構(gòu)。




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