2013年在超級計算領域最激動人心的消息就要算是“天河2號”登頂并蟬聯(lián)Top500冠軍了，這也是中國超算繼2010年11月“天河1A”之后第二次獲得此項桂冠，標志著中國超級計算機的水平再一次躍上了新的高峰。
2013年11月 TOP500數(shù)據(jù)
根據(jù)世界超級計算機TOP500組織公布的資料顯示，天河二號的峰值速度(Rpeak)每秒54,902.4TFLOPS(萬億次浮點運算)、存儲總容量12400萬億字節(jié)。打個形象的近似比喻，天河二號運算1小時，相當于13億人同時用計算器計算一千年，其存儲總容量相當于可存儲每冊10萬字的圖書600億冊。
天河二號超級計算機落戶于國家超級計算廣州中心，系統(tǒng)共有16,000個運算節(jié)點，其中每個節(jié)點配置了兩顆Ivy Bridge-EP平臺Intel Xeon E5-2692V2 CPU，運算加速器使用了3片英特爾公司最新基于MIC架構的Intel Xeon Phi 31S1P協(xié)處理器產品。節(jié)點間通過帶寬為160Gbps的THExpress-2高速網絡進行互聯(lián)。
小編注意到，在11月份的TOP500榜單中，共有13套系統(tǒng)配備了英特爾至強融核協(xié)處理器，而采用至強處理器和至強融核協(xié)處理器的計算加速架構現(xiàn)在有一種全新的叫法“微異構架構”，究其原因，這種架構屬于具有多種類型計算力的硬件架構，但通用編程模型卻可以予以支持，可以簡化開發(fā)和優(yōu)化過程。這一優(yōu)勢是其它異構架構所無法實現(xiàn)的。自天河二號發(fā)布后，“微異構架構”也正在逐步成為被高性能計算行業(yè)普遍認可的加速模式。
在網絡設計上，天河二號采用了Arch互連機制，也就是TH Expresss-2。Arch互連體系與兩個Ivy Bridge-EP節(jié)點被安置在同一塊電路板上。計算節(jié)點與至強Phi協(xié)處理器共享了機架空間——左側空間歸計算節(jié)點、右側則容納五塊至強Phi協(xié)處理器，且二者都可以單獨抽出。除此之外，天河二號還在高速互連、新型層次式加速存儲架構、容錯設計與故障管理、綜合化能效控制、高密度高精度結構工藝等方面取得了一系列創(chuàng)新和突破。
說了這么多，各位對天河二號也有了一個簡單了解，接下來進入今天的主題——天河二號CPU全面解析。
前面已經提到，天河二號采用的CPU型號為Intel Xeon E5-2692V2 CPU，想必各位都清楚這是Intel最新發(fā)布的Ivy Bridge-EP產品家族中的一員。Ivy Bridge-EP可以說為服務器領域引來了一片春天。因為新的V2版Xeon E5-2600V2系列將核心數(shù)由原來Sandy Bridge-EP最高8核的提高至擁有8核、10核和12核多種規(guī)格，所以V2版Xeon E5成為了組建服務器的好選擇。其制程工藝采用的是英特爾最為領先的22納米制程技術，與前一代產品相比，能效提高多達45%，最多可集成12個內核，能夠快速運行多種計算密集型工作負載，最高可將性能提升50%。
根據(jù)Intel公開的E5-2600V2系列處理器產品資料，Intel將型號分為四種類型，分別是基本型、標準型、高級型和行業(yè)優(yōu)化型，其性能也都有較大幅度的提升和改善。用戶對于性能級產品的需求就跟其定位一樣，始終屬于大多數(shù)人的選擇，尤其是高性能用戶對性能級產品有需求的人往往更在乎性能。用戶在選購處理器產品時往往會考慮整體預算、性價比、核心、主頻等等。
而在行業(yè)優(yōu)化型中的E5-2692V2正是天河二號中使用的CPU，這款CPU主頻為2.2Ghz，核數(shù)高達12個。在天河二號發(fā)布后由媒體爆出的E5-2692V2吊足了我們的胃口，“等待”有的時候就意味著期盼的加深和神秘的籠罩，經過多方輾轉，小編終于借到E5-2692V2 CPU以做測試。
Intel E5-2692V2 CPU
大家一定跟小編一樣很期待看到E5-2692V2的性能表現(xiàn)，在實際的綜合應用中又會帶來哪些不一樣的全新體驗?帶著這些疑問，小編為大家獻上Intel E5-2692V2 CPU全球首發(fā)評測文章，給所有關注天河二號的朋友解解饞。
為了評估IvyBridge平臺所帶來的性能變革，小編特別選了Intel SandyBridge E5-2670 CPU作為今天的對比評測對象，同時也選擇了另一款Ivybridge處理器E5-2680V2作為同平臺對比測試(理論浮點計算能力略高于E5-2692V2)。
Intel E5-2670 CPU Intel E5-2680V2 CPU
在正式測試之前，小編先帶大家一起看看這三款CPU的型號規(guī)格：
通過參數(shù)可以看出，這三款處理器在功耗上是一樣的，這也是小編為什么選擇這三款處理器做對比測試的重要原因。
大家都知道，CPU-Z 是非常普遍的一款CPU檢測軟件，是檢測CPU使用程度最高的一款軟件。它支持的CPU種類相當全面，軟件的啟動速度及檢測速度都很快。另外，它還能檢測主板和內存的相關信息，其中就有我們常用的內存雙通道檢測功能。因此小編先用CPU-Z軟件對這三款CPU進行了檢測。
E5-2692V2 檢測
E5-2670檢測
E5-2680V2檢測
接下來就一起進入今天的評測吧。
本次所要測試的硬件平臺是從某廠商借用的兩臺NF5280M3機器，該機型對上述三款處理器都可以支持。本次評測部分將會分為基準測試、應用類性能測試兩大部分。測試的三個配置除了CPU之外其余硬件均保持一致。主要測試E5-2692V2、E5-2670、E5-2680V2的性能對比，重點驗證IvyBridge平臺帶來的性能變革。
在測試狀態(tài)下，兩個平臺均會以主板的Auto狀態(tài)中進行成績測定，節(jié)能選項和睿頻加速功能將默認開啟。
一、基準測試數(shù)據(jù)對比
在基準性能測試環(huán)節(jié)中，我們使用Linpack以及Stream來測試平臺的計算性能。
Linpack測試結果：
通過Linpack測試數(shù)據(jù)可以看出，雙路E5-2692V2 CPU平臺的優(yōu)勢非常明顯，實測性能達到445.980GFlops，E5-2670實測性能卻只有345.513 GFlops，在Linapck性能上提升了29%。
同時從測試結果看，雖然E5-2680V2在理論浮點計算能力(Rpeak)要高于E5-2692V2，但是E5-2692V2的實際效率高出了7%，E5-2692V2的實際Linpack結果也要略高于E5-2680V2。
Stream測試結果(內存頻率1600Mhz)：
通過Stream測試數(shù)據(jù)可以看出，E5-2692V2 CPU在內存Copy、Scale、Add、Triad性能上比E5-2670均高出5%—9%。
雖然從參數(shù)上看，E5-2680V2和E5-2692V2，在內存通道、支持的內存頻率方面都是一樣的，但是在Stream測試結果來看，E5-2692V2在內存Copy、Add、Triad都要高于E5-2680V2。
二、HPC應用數(shù)據(jù)對比
1、流體力學典型應用軟件FLUNT測試對比
測試算例：
本次對比測試采用Flunt軟件應用卡車車體外流測試算例，三維網格數(shù)為1400萬，使用DES湍流模型，基于壓力的NS方程求解器(pbns)，穩(wěn)定迭代100步。軟件為Flunt 14.0版本。
測試數(shù)據(jù)：
表1：truck14m測試的時間數(shù)據(jù)
圖1：truck 14m算例完成時間對比
由表1及圖1所示可看出：
在單節(jié)點下，E5-2692V2性能比E5-2670提高16.6%;E5-2692V2性能比E5-2680V2提高5.3%.
在雙節(jié)點下，E5-2692V2性能比E5-2670提高31.9%;E5-2692V2性能比E5-2680V2提升21.5%.
2、氣象學典型應用軟件WRF測試
測試算例：
本次測試采用氣象學典型應用WRF測試算例，預報時效48小時，四層區(qū)域嵌套，每三小時輸出WRFOUT文件。軟件版本采用WRFV3.4.1
測試數(shù)據(jù)：
表2：WRF算例完成時間和加速比
圖2：WRF算例性能提升對比
由表2及圖2所示可看出：
在單節(jié)點下，E5-2692V2性能比E5-2670提高28.1%;E5-2692V2性能比E5-2680V2提升2.3%.
在兩節(jié)點下，E5-2692V2性能比E5-2670提高30.5%。E5-2692V2性能比E5-2680V2提高6.7%.
三、測試小結
通過對Ivy Bridge-EP E5-2692V2、Intel E5-2680V2以及Sandy Bridge-EP E5-2670在基準測試、行業(yè)應用軟件測試等多種性能比較測試，可以看出E5-2692V2均有非常良好的表現(xiàn)。
小編也從相關廠商了解到，由于E5-2692V2是針對與高性能計算專用的處理器，所以針對高性能計算應用做了很多內部優(yōu)化，或許這也正是天河二號選擇這款CPU的原因吧。
