英特尔Sandy,Bridge,处理器分析测试英特尔最新处理器

1、英特尔Sandy,Bridge,处理器分析测试英特尔最新处理器在之前的五期连载中，笔者介绍了SandyBridge处理器的架构/微架构上的细节，现在我们来看看SandyBridge架构的实际性能表现。SPECCPUxx测试限于篇幅关系，本篇仅包括了一个测试：SPECCPUxx，SPECCPU测试是业界沿用多年的一个大型CPU生能测试项目。SPECM标准性能评估公司(StandardPerformanceEvaluationCorporation)的简称，是由计算机厂商、系统集成商、大学、研究机构、咨询等多家公司组成的非营利性组织，这个组织的目标是建立、维护一套用于评估计算机系统的标准。为了保证

2、数据的公平、有效和可信，SPECCPlffl试使用了现实世界的应用程序，而不是用循环的算术操作来进行基准测试。SPECCPUxx包括了12项整数运算和17项浮点运算。各个测试组件基本上由C和Fortran语言编写，有7个测试项目使用了C+皓言，而Fortran语言均用来编写浮点部分。需要特别说明的是，SPEGCPUM一个仅提供源代码的测试，需要自行进行编译生成可执行的代码，因此，SPECCPU?际上也测试了使用的编译器，好处是可以体现出时代变迁、编译器更新带来的影响，坏处是需要掌握一定的编译器技术。从左表中可以看出，SPECCPUxX勺测试项目都有着其原来的应用程序版本，整个SPECCPUxx

3、测试就包括了多种实际的应用程序的项目，例如，bzip压缩/解压缩和H264视频编码、一些游戏AI中会用到的A*寻路算法、网络应用中用到的HTML/XM处理等子项目，SPEGCPU®包含了需要处理大量数据的科学应用程序测试项目。SPECCPIM一个测试CPU?系统的程序，因此，其中涉及读写磁盘和网络传输的部分都已经修改，使得外部存储子系统和网络系统对测试结果不造成影响。总的来说，SPECCPUx庖含了和CPUffi关的大量测试项目，涵盖了运算密集型和内存密集型的应用，它可以体现出CPU?系统和内存子系统对实际应用程序的性能因素，这也就是其设计目的。测试系统我们使用了三套系统进行这个测试

4、，一套是老的Corei7870，一套是Corei52500K,一套则是Corei72600K,前者属于45nm工艺的Westmere架构（Nehalem微架构），后两个则是32nmX艺的SandyBridge架构（同样，微架构也是SandyBridge），这三套系统都属于中端桌面市场，均只支持双通道内存。其中，Corei7870和Corei72600K都是四核心八线程，而Corei52500K则是四核心四线程。Corei7870的默认频率为2.93GHz,内置2.4GHz(4.8GT/s)的QPI总线，而SandyBridge架构的Corei52500K/Corei72600K则取消了QPI总

5、线，默认频率提升至U3.3GHz/3.4GHz,这三个处理器都搭载了TurboBoost技术，可以在负载高的时候提升运行频率，不过会对性能分析带来影响，因此本文仅给出关闭TurboBoost技术的性能成绩。所有的处理器都具有8MB的L3共享内存。内存子系统也是SPEOCP删试的重要因素，我们为Corei7870和Corei72600K平台提供了16GB的内存(4x4GB),为Corei52500K提供了8GBs勺内存，这是为了保证每个硬件线程能具备2GB的容量。SandyBridge处理器现在可以支持DDR3-160O格的内存，不过单条4GB的内存还比较少能达到这个规格，例如，我们使用的4条芝

6、奇红钢牙就只能支持到DDR3-1333因此我们所有的测试都在DDR3-1333T进行。SPECCPUL乎不受CPlf口内存之外部件的影响。测试使用的操作系统平台是WindowsServerxxR2，我们在所有的平台上使用了老的SPECCPUxxv1.1代码进行测试，基于SPECCPUxxv1.1和一年多前的IntelCompiler11.0，不支持SandyBridge的AVXJ旨令集，这可以体现出SandyBridge在运行老的代码时相对上一代处理器架构的提升，在以后我们会再进行AVX扁译版本的测试,它将可以体现出SandyBridge在运行优化编码下的性能。SPECCPU测试会给出大量的数

7、据，例如，可以分为测试单线程运行效能的speed测试和测试多线程运行效能/测试整个处理器运算吞吐量的rate测试，或者分为测试通常优化性能的base测试和极致优化性能的peak测试。此外，每个测试同时包含了整数的int测试和浮点的fp测试，总共会得出8个测试数据表，每个表包括一个总分和若干个子项目得分，由于不同的子项目代表不同的应用，因此我们给出了具体的子项目成绩。性能分析：速度测试我们先来看测试单线程运行效能的speed测试，包含了SPECint_basexx和SPECfp_basexx两个项目，它可以体现出处理器在将所有资源都供给一个测试实例下的运行效能，其中，SandyBridge架构的

8、Corei52500K的效能比Westmere架构的Corei7870整数得分要高23.2%（35比28.4），浮点得分要高30.9%（40.2比30.7），考虑到Corei52500K3.3GHz的频率和Corei78702.93GHz的12.6%的频率差别，则同频提升分别应为运行分为9.4%（整数）和16.3%（浮点），10%以上的同频性能提升是个很不错的数据。特别是考虑到SandyBridge平台在CPUft频提升时内存规格并没有相应改动的情况下。去掉频率的影响之后，几乎所有的子项目中性能都得到了提升，提升特别明显的整数项目有401.bzip2压缩（26.0%）、464.h264ref视

9、频压缩（25.4%）、473.astar寻路算法（23.0%），浮点项目有436.cactusADM物理：广义相对论（56.0%）、453.povray影像光线追踪（46.3%）、447.dealII有限元分析（24.2%）、416.gamess量子化学（23.8%）、437.leslie3d流体力学（22.5%），这些都是运算密集和缓存密集型的项目。性能分析：吞吐测试测试多线程运行效能/测试整个处理器运算吞吐量的rate测试是个不同的情况，它包含了SPECint_rate_basexx和SPECfp_rate_basexx两个项目，它体现的是处理器全力运转的运算吞吐量和数据吞吐量，虽然其中的

10、单个测试线程性能会受到影响，然而处理器的资源得到了最大程度的利用。从结果来看，SandyBridge架构的Corei52500K的效能比Westmere架构的Corei7870整数得分要高23.0%（110比89.4），浮点得分要高21.7%（88.6比72.8）,考虑到频率差别，则同频提升分别应为运行分为9.2%（整数）和8.1%（浮点），比起speed测试要低一些，这是因为，rate测试同时运行了多个测试实例（这里是4个），对运行资源的需求更高，特别是对缓存、内存子系统的压力要大了不少，因此在两代产品内存规格一样时，SandyBridge会受到更多的限制。SandyBridge支持的DDR

11、3-160O格确实有必要。去掉频率的影响之后，提升特别明显的整数项目有456.hmmer基因序列搜索（46.4%）、464.h264ref视频压缩（25.4%），浮点项目有453.povray影像光线追踪（44.0%）、416.gamess量子化学（24.0%），它们是从SandyBridge环形总线中获益最大的项目，这些都是同频性能提升非常明显的项目。结语和上一代Nehalem相比，SandyBridge最大的性能提升应该是内部使用的环形总线，它大大增加了L3缓存的带宽，并降低了延迟，此外，处理器微架构上的更新，如L0指令缓存、双Load端口起到的作用也不小，基本上，同频下SandyBrid

12、ge的性能提升在10%左右，一些同时也是缓存密集型的应用获益将会更高，甚至可以达到56%（436.cactusADM物理：广义相对论）。双通道的SandyBridge可以很好地在一般的桌面应用下工作，而在运算密集型，特别是内存密集型的科学应用当中，对内存子系统的压力将会很大，特别是在超线程的环境下，对内存容量乃至带宽都有更高的要求，双通道配置的SandyBridge将不敷使用。对应的，英特尔准备了三通道/四通道的LGAxXif梢的SandyBridge产品线，将可以更好地满足这些应用的需求，当然，更高档的定位也意味着更高的价格。限于篇幅我们没有给出打开超线程测试的成绩，不过可以指出的是，在双通道配置下，打开超线程的speed测试成绩反而是略微下降了，而rat