曙光5000A 超级计算机的Linpack 测试

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《高性能计算发展与应用》　　　　　　２００９年第三期　　　　总第二十八期

曙光５０００Ａ＊超级计算机的Ｌｉｎｐａｃｋ测试

张文力　　　　张攀勇　　　　霍志刚

中国科学院计算技术研究所　　北京　　１００１９０　　ｚｈａｎｇｗｌ＠ｎｃｉｃ．ａｃ．ｃｎ

摘要：

本文简要介绍了曙光５０００Ａ系统Ｌｉｎｐａｃｋ测试的情况，包括Ｌｉｎｐａｃｋ算法概述、性能预测模型、性能优化方法，以及测试结果分析。

１．　曙光５０００Ａ简介

曙光５０００Ａ在ＳｕｐｅｒＣｏｍｐｕｔｉｎｇ＇０８上发布的ＴＯＰ５００排行榜中让中国的身影再一次跻身前十行列［１］。该系统采用代号巴塞罗那的ＡＭＤ　Ｏｐｔｅｒｏｎ　１．９ＧＨｚ四核心处理器，总计拥有３０７２０个计算核心、１２２．８８ＴＢ内存，通过Ｉｎｆｉｎｉｂａｎｄ　４Ｘ　ＤＤＲ技术互联，峰值性能２３３．４７２ＴＦｌｏｐｓ，　实测Ｌｉｎｐａｃｋ峰值１８０．６ＴＦｌｏｐｓ。这使我国成为世界上第二个拥有开发超百万亿次超级计算机实力的国家。在２００８年中国高性能计算ＴＯＰ１００排行榜［２］中，曙光５０００Ａ还打破了国外高性能计算机已连续３年占据的排行榜首位。

存匹配的最大问题规模，这意味着测试进程要占用内存总容量的８０％左右。分块大小ＮＢ对ＨＰＬ测试虽然重要，其确定却长期依赖于经验性的尝试实验，致使Ｌｉｎｐａｃｋ测试缺乏可靠的性能估计模型。为了确定分块大小ＮＢ和预估总体性能，我们建立了性能预估仿真模型［５，６］。

图１中的伪码展示了Ｌｉｎｐａｃｋ的主体步骤。以ＮＢ列的一个Ｐａｎｅｌ为研究对象，给出并行操作中的处

理器开销，设ｊｊ　＝ｊ　％　ＮＢ为局部于Ｐａｎｅｌ的列号。

２．　Ｌｉｎｐａｃｋ测试简介

Ｌｉｎｐａｃｋ是当前国际上流行的性能测试基准。它通过对高性能计算机求解稠密线性代数方程组能力的测试，评价高性能计算机系统的浮点性能。根据问题规模与优化选择的不同，Ｌｉｎｐａｃｋ分为１００×１００，１０００×１０００，ｎ×ｎ三种测试［３］。ＨＰＬ［４］　(Ｈｉｇｈ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　Ｌｉｎｐａｃｋ)　是第一个标准的公开版本并行Ｌｉｎｐａｃｋ测试软件包，是ｎ×ｎ测试的ＭＰＩ实现，可适应多种体系结构。该软件包主要针对分布式存储大规模并行计算系统而设计，用户可以设定任意大小的问题规模，使用任意个数的ＣＰＵ，使用基于高斯消去法的各种优化方法寻求最佳的测试结果。由于高斯消去ＬＵ分解法求解规模为ｎ　的线性代数方程问题的浮点运算次数(２ｎ３／３　＋３ｎ２／２)是一定的，因此只要给出问题规模ｎ，根据线性方程组求解过程中消元和回代部分的耗时ｔ就可以计算出机器的性能参数，即每秒执行的浮点运算次数：

(　２ｎ３／３　＋　３ｎ２／２　)　／　ｔ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(１)一般而言，要获得ＨＰＬ实测峰值，需要使用与内

［１］　ｎｂ１＝ｉ×ＮＢ，　ｎｂ２＝ｎｂ１＋ＮＢ［２］　ｆｏｒ(ｊ＝ｎｂ１；　ｊ＜ｎｂ２；　ｊ＋＋)

［２．１］　找主元，Ｐ［ｊ］　ｓ．ｔ．　｜ＬｉＰ［ｊ］，ｊ｜＞＝｜　Ｌｉｊ：Ｎ，ｊ　｜　　　［２．２］　Ｌｉｊ，　ｎｂ１：ｎｂ２ ＬｉＰ［ｊ］，　ｎｂ１：ｎｂ２　　　［２．３］　ｌｊ　 　ｌｊ／Ｌｉｊ，　ｊ　　　［２．４］　Ｌｊ　 　Ｌｊ　－　ｌｊｕｊ

［３］　行向广播ＬＬｉ，　Ｌｉ及行交换信息［４］　ｆｏｒ　(ｊ＝ｎｂ１；　ｊ＜ｎｂ２；　ｊ＋＋)

注：本文所述曙光５０００Ａ超级计算机为国家８６３计划支持研究内容，和实际部署于上海超级计算中心的业务运行系统魔方(曙光５０００Ａ)在配置上不完全一致。