美光 DDR5 搭配第四代 AMD EPYC 處理器官方基準測試：內存帶寬翻倍

IT之家 12 月 19 日消息，據美光發(fā)布，美光與 AMD 雙方在奧斯汀建立聯(lián)合服務(wù)器實(shí)驗室，以減少服務(wù)器內存驗證時(shí)間，在產(chǎn)品驗證和發(fā)布期間共同進(jìn)行工作負載測試。

目前美光適用于數據中心的 DDR5 內存和第四代 AMD EPYCTM （霄龍）處理器均已出貨，官方對其進(jìn)行了一些常見(jiàn)的高性能計算（HPC）工作負載基準測試。

長(cháng)期以來(lái)，超級計算機承擔著(zhù)高性能計算工作負載。此類(lèi)大規模的數據密集型工作負載需要運行 TB 級的數據量以進(jìn)行數百萬(wàn)個(gè)并行操作，以解決人類(lèi)世界的難題，如天氣和氣候預測；地震建模；化學(xué)、物理和生物分析等。

隨著(zhù)計算機架構的進(jìn)步，此類(lèi)工作負載往往托管在超大型“可橫向擴展”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大的算力、架構、內存和存儲基礎設施，以滿(mǎn)足關(guān)鍵工作負載對可擴展性、低延遲和高性能的需求。然而隨著(zhù)服務(wù)器 CPU 的性能和吞吐量不斷增長(cháng)，DDR4 無(wú)法提供足夠的內存帶寬，來(lái)滿(mǎn)足不斷增長(cháng)的高性能內核。

為緩解這一瓶頸，美光 DDR5 內存與采用了 Zen 4 服務(wù)器架構的第四代 AMD EPYC 處理器聯(lián)合，使服務(wù)器 CPU 能夠更好地匹配內存產(chǎn)品，滿(mǎn)足數據密集型工作負載對性能和效率的需求。IT之家獲悉，美光對最新的 AMD Zen 4 96 核 CPU 和美光 DDR5 進(jìn)行了行業(yè)內高性能計算工作負載基準測試，所有結果均顯示性能提升了兩倍。

STREAM1  是常見(jiàn)的基準測試工具，用于測量高性能計算機的內存帶寬，可捕獲高性能計算系統的峰值內存帶寬。

該工作負載使用的軟件堆棧

● Alma 9 Linux kernel 5.14

● STREAM.f，2021 年 11 月 29 日發(fā)布版本

測試設置

● DDR4 系統搭配第三代 64 核 3.7 GHz AMD EPYC 處理器；DDR4 3200 MHz 系統 2 的 RDIMM 內存槽插滿(mǎn)，共 64GB

● DDR5 系統搭配第四代 96 核 3.7 GHz AMD EPYC 處理器；DDR5 4800 MHz 系統 3 的 RDIMM 內存槽插滿(mǎn)，共 64GB

測試結果

● DDR5 系統每插槽內存帶寬翻倍，達到 378 GB / s

● 該結果意味著(zhù)客戶(hù)能運行更大規模的人工智能 / 機器學(xué)習 (AI / ML) 項目，或利用 DDR5 增加的內存帶寬進(jìn)行更多高性能計算。

此次測試使用的高性能計算工作負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、高內存帶寬、低延遲網(wǎng)絡(luò )等傳統高性能計算架構中表現良好，測試對象為橫向分辨率為 2.5 公里的美國大陸地區 (CONUS)。

該工作負載使用的軟件堆棧

● Alma 9 Linux kernel 5.14

● WRF 2.3.5 & 4.3.3

● Open MPI v4.1.1

測試設置

● DDR4 系統搭配第三代 64 核 3.7 GHz AMD EPYC 處理器；DDR4 3200 MHz 系統 2 的 RDIMM 內存槽插滿(mǎn)，共 64GB

● DDR5 系統搭配第四代 96 核 3.7 GHz AMD EPYC 處理器；DDR5 4800 MHz 系統 3 的 RDIMM 內存槽插滿(mǎn)，共 64GB

測試結果

● 美光 DDR5 搭配第四代 AMD EPYC 處理器，可實(shí)現 1.3567 時(shí)間步 / 秒 VS DDR4 系統的 2.8533 時(shí)間步 / 秒

● 速度更快意味著(zhù)可使用更大的數據庫或運行更多模型以進(jìn)行天氣預測，進(jìn)而改善預測的準確度。

OpenFOAM 是一種計算流體動(dòng)力學(xué) (CFD) 的開(kāi)源高性能計算工作負載，廣泛應用于多個(gè)行業(yè)，有助于縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間并降低成本。從消費類(lèi)產(chǎn)品設計到航空航天設計，OpenFOAM 能夠模擬不同應用中的物理互動(dòng)，包括摩托車(chē)風(fēng)擋湍流。

在該模擬中，OpenFOAM 能夠計算摩托車(chē)和騎手周?chē)姆€定氣流。OpenFOAM 能夠根據用戶(hù)指定的進(jìn)程數進(jìn)行負載均衡計算，以此將網(wǎng)格分解成多個(gè)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(gè)域。

該工作負載使用的軟件堆棧

● OpenFOAM CFD 軟件?(版本 8)，其中摩托車(chē)網(wǎng)格尺寸為：600 x 240 x 240

● Alma 9 Linux kernel 5.14

● Open MPI v4.1.1

測試設置

● DDR4 系統搭配第三代 64 核 3.7 GHz AMD EPYC 處理器；DDR4 3200 MHz 系統 2 的 RDIMM 內存槽插滿(mǎn)，共 64GB

● DDR5 系統搭配第四代 96 核 3.7 GHz AMD EPYC 處理器；DDR5 4800 MHz 系統 3 的 RDIMM 內存槽插滿(mǎn)，共 64GB

測試結果

測試結果表明美光 DDR5 產(chǎn)品組合將 OpenFOAM 性能提高了 2.4 倍。OpenFOAM 為五大高性能計算軟件平臺之一，擁有大型開(kāi)源社區。該軟件廣泛應用于大學(xué)和研發(fā)中心，可利用高帶寬內存和擁有密集內核的高性能 CPU，實(shí)現高度的并行操作。

CP2K 是一款開(kāi)源量子化學(xué)工具，適用于許多應用，包括固態(tài)生物系統模擬。CP2K 能夠為不同的建模方法提供通用的框架。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(gè)原子（2,048 個(gè)水分子）。

該工作負載使用的軟件堆棧

● H2O-DFT-LS.NREP4 及 H2O-DFT-LS

● Alma 9 Linux kernel 5.14

測試設置

● DDR4 系統搭配第三代 64 核 3.7 GHz AMD EPYC 處理器；DDR4 3200 MHz 系統 2 的 RDIMM 內存槽插滿(mǎn)，共 64GB

● DDR5 系統搭配第四代 96 核 3.7 GHz AMD EPYC 處理器；DDR5 4800 MHz 系統 3 的 RDIMM 內存槽插滿(mǎn)，共 64GB

測試結果

測試結果表明美光 DDR5 產(chǎn)品組合將分子動(dòng)力學(xué)性能提高了 2.1 倍。隨著(zhù)內核數和內存帶寬增加，此類(lèi)工作負載的性能也顯著(zhù)提升。

總結

目前只針對少量高性能計算工作負載進(jìn)行測試，因此以上只是初步成果。將高性能高帶寬內存與最新的服務(wù)器處理器（如第四代 AMD EPYC 處理器）相結合，可為高性能計算客戶(hù)創(chuàng )造新的可能。

1 在 STREAM 基準測試中配置了 25 億個(gè)向量的 STREAM Benchmark—— 運行在一臺單 AMD CPU 系統上

2 AMD DDR4 系統為一臺 64 核 AMD EPYC 7763 處理器，DDR4-3200 MHz 的 RDIMM 內存槽插滿(mǎn)，共 64GB

3 AMD DDR5 系統為一臺 96 核 AMD EPYC 9654 處理器，DDR5-4800 MHz 的 RDIMM 內存槽插滿(mǎn)，共 64GB

4  橫向分辨率為 12.5 公里 CONUS 的 WRF 在 DDR4 系統上的運行時(shí)間為 929 秒，在 DDR5 系統上的運行時(shí)間為 287 秒（均包括存儲器的輸入 / 輸出時(shí)間）。該測試中 WRF 配置為 2.5 公里 CONUS，測試結果為 1.3567 時(shí)間步/ 秒，相比之下 DDR4 的運行時(shí)間為 2.8533 時(shí)間步 / 秒。

5 針對 OpenFOAM，運行了三種變體：

5a：1004040 runtimes，DDR4 系統運行時(shí)間為 1,144 秒，DDR5 系統運行時(shí)間為 478 秒

5b：1084646 runtimes，DDR4 系統運行時(shí)間為 1,633 秒，DDR5 系統運行時(shí)間為 698 秒

5c：1305252 runtimes，DDR4 系統運行時(shí)間為 2,522 秒，DDR5 系統運行時(shí)間為 1,091 秒

6 分子動(dòng)力學(xué)工作負載在 DDR4 系統上的運行時(shí)間為 2,519 秒，在 DDR5 系統上的運行時(shí)間為 1,242 秒