《IT号外》：破解上海交大HPC应用性能骤升40%的秘密

上一篇大庆油田勘探开发研究院的故事，已经让大家看到了高性能计算用户对于系统极致性能的追求，随后又说明了只有根据真实应用工作负载进行分析、再进行系统和软件的调优，才能让系统的性能潜力真正得到发挥，让应用实实在在地获得最强的支持。在本文中，我们将就通过另一个高性能计算用户——上海交大的故事来进一步说明真实应用工作负载这一关键词在高性能计算领域的意义和价值所在。

上海交大这个故事，其实用一句话就能概括，即它在英特尔公司的帮助下，没添购新的设备、也未支出可观的成本，仅针对真实应用工作负载进行软件调优，就将一个关键的科学计算应用的运行性能提升了40%！

大家可能会追问，上海交大这40%性能提升到底是怎么实现的？又是在哪种应用上实现的？其中细节，我们可能还是得从英特尔的“真实应用工作负载”活动说起，这是英特尔公司一个针对高性能计算用户的活动，其目标就是要让用户了解如何发掘自身使用的真实应用工作负载的特征和性能潜力、其对于高性能计算硬件平台的要求，以及如何通过软件和系统调优来实现更佳的实际应用性能，从而获得更高的投资回报。这一活动的源起，则是因为英特尔发现目前仍有相当数量的用户在选型、部署、应用和优化高性能计算系统时是以一些通用的基准测试程序为准的，这使得他们的系统就如应试教育体制培养出来的学生一样，考试成绩出色（跑这些测试软件时有很好的表现），但在解决实际问题却不尽人意。

深究这些用户的系统出现这种“中看不中用”问题的原因，英特尔认为这是因为目前的高性能计算基准测试软件要么无法综合评估一个高性能计算系统的整体性能，要么就是与用户真实使用的应用负载的特征及其对硬件平台的要求存在脱节，而要解决这个问题，就必须让用户们认识到，他们正在使用的真实应用工作负载，就是指导他们选型、部署和优化高性能计算系统的最佳标准。

在推进“真实应用工作负载”活动的过程中，英特尔有幸获得了一些行业用户的支持，其中就有上海交大等国内高校，而双方的合作也为上海交大带来了丰厚的回报，让它找到了进一步加速其PEIC应用的途径。这一应用主要用于与等离子物理相关的研究课程的计算工作，对于以理工科为优势学科的上海交大来说，它非常重要，而且它与全球范围内类似的应用相比也处于领先地位——可以充分利用高性能计算系统的高度并行处理能力，将自己扩展到多达2000个处理器内核上进行运算以提升运算效率。而上海交大正是获得了英特尔公司的帮助，由后者对PEIC的真实应用工作负载进行了分析和代码调优后，就一举收获了40%的性能增幅的。英特尔的软件开发、分析与优化工具，也起到了关键作用。

有了这次应用性能调优的成功尝试，上海交大不但更加认同“真实应用工作负载”对于高性能计算系统的选型、部署、优化及对于高性能计算应用的分析和优化的指导作用，而且还打算在即将开始建设的校级高性能计算平台中将其付诸实践。据上海交大相关负责人林新华老师介绍，这个校级高性能计算平台的规模预计可达到配备数千个处理器内核的水平，而投资也将高达数千万。面对如此高的投资，上海交大自然希望做到物有所值，甚至是物超所值，因此根据将这个平台上运行的“真实应用工作负载”来指导它的选型、部署和优化也就成了必然举措，按林新华老师的话说，就是先要“买得好”，然后还要“用得好”。

在买得好和用得好的基础上，上海交大还想在与英特尔的合作上更进一步，利用其最新、最前沿的高性能计算技术，来解决最前沿的课题，最终推出国际上第一流的研究成果，而目前被上海交大盯上的英特尔前沿技术就是其集成众核架构（MIC），林新华老师称它有着非常出色的并行度，应该被充分利用。

虽然基于英特尔集成众核架构的产品还没有正式发布，但通过英特尔提供的集成众核架构软件开发平台，很多用户，包括上海交大在内都已初步领略了它的应用优势，认识到它将是高性能计算系统冲击百亿亿次性能指标，同时又能确保出色能效水平，并兼顾用户前期软件投资保护的理想解决方案。在下一篇文章中，我们就将借另一个来自石油行业的故事，来说明高性能计算用户们对于控制系统能效的重视，以及对英特尔集成众核架构的期盼，敬请关注！