计算机系统性能评价关于TOP500中HPL基准测试

1、孟庆彬孟庆彬 July 9, 2021 背景背景 33.86 17.59 17.17 10.51 8.59 0 5 10 15 20 25 30 35 40 天河二号泰坦红杉京米拉 超算超算Top500 Rmax (TFlop/s) 背景背景-top500-top500 1993年年,Linpack作为作为Top500排名依据排名依据 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。 如何评价计算机的性能呢？如何评价计算机的性能呢？

2、 Jack Dongarra发表声明发表声明(Linpack标准的创始人标准的创始人) 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（高度共轭梯度基准测试（HPCG PDF Link） 性能评价性能评价 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 Memory CPU OS Network，Storage Application 性能评测性能评测 性能分析性能分析 性能评价性能评价- -基准测试基准测试 基基准测试准测试 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

3、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 性能评价性能评价- -基准测试基准测试 基基准测试准测试 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 性能评价性能评价- -基准测试基准测试 基基准测试准测试 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。

4、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 性能评价性能评价- -基准测试基准测试 基基准测试准测试 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 性能评价性能评价- -基准测试基准测试 基基准测试准测试 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

5、 评测计算机系统进行事务处理和数据库操作的性能 性能评价性能评价- -基准测试基准测试 基基准测试准测试 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 性能评价性能评价- -基准测试基准测试 基基准测试准测试 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

6、可扩展系统的计算性能 HPLHPL概念概念 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 HPL o 针对现代并行计算机提出的测试方式 HPLHPL性能测试性能测试 HPLHPL安装

7、配置安装配置 HPL安装（一准备阶段）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安装安装（二安装阶（二安装阶段）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.文件，生成两个文 件HPL.dat和xhpl HPLHPL安装配置安装配置 三优化阶段三优化阶段 o 算法相关的参数设置 o CPU的架构数量和效率 o 内存容量 o 互联网络的通信性能 o 系统规模 o 算法相关的参数设置 四分析结果四分析结果 关于关于BenchmarkBenchmark HPL的局的局限限 o 计算计算机系统结构，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 单一单一性，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 作作为为HPL