Direct from Development

次世代Dell PowerEdge サーバーでパフォーマンスを最適化するためのBIOS設定
著者:Donald Russell
Diego Esteves
Waseem Raja

概要
Dell PowerEdgeサーバーには、お客様が最高のパフォーマンスを実現できるよう、さまざまなチューニング可能なパラメータが用意されています。このホワイトペーパーでは、最新世代のPowerEdgeサーバー（PowerEdge R660、R760、MX760c、C6620など）で使えるチューニング可能なパラメータの概要を説明し、さまざまなワークロード向けに推奨される設定を情報提供いたします。

図1. PowerEdge R660

図2. PowerEdge R760

次の表に、最新世代PowerEdgeサーバーのBIOS設定に関する推奨事項を示します。

テックノート1

表1.

BIOS設定の推奨事項 - システム プロファイル設定

システム設定
画面

設定

デフォルト

HPCおよびSPECcfp
スピード重視の環境
向けパフォーマンスのための推奨設定

低レイテンシー、STREAM、およびMLC環境で推奨される設定

汎用ビジネス/ 科学
技術スループット向け(例: SPECcpu2017)
推奨構成

System profilesettings

System Profile

Performance Per
Watt [1]Performance
Optimized

First selectPerformance
Optimized and thenselect Custom [1]CustomSystem profile
settings

CPU Power
Management

System DBPM

Maximum
Performance

Maximum
Performance

Maximum
Performance

System profile
settings

Memory Frequency

Maximum
Performance

Maximum
Performance

Maximum
Performance

Maximum
Performance

System profile
settings

Turbo Boost [2]EnabledEnabledEnabledEnabled

System profile
settings

C1E

EnabledDisabled

Disabled

Disabled

System profile
settings

C States

EnabledDisabled

Disabled

Autonomous or
Disabled [6]System profile
settings

Monitor/Mwait

EnabledEnabledDisabled [3]Enabled

System profilesettings

Memory Patrol Scrub

Standard

Standard [4]Standard/Disabled [ 4]Disabled

System profile
settings

Memory Refresh
Rate1x1x

1x1x

System profile
settings

Uncore Frequency

Dynamic

Maximum [5]Maximum [5]Dynamic

System profile
settings

Energy Efficient
PolicyBalanced
Performance

Performance

Performance

Performance

System profile
settings

CPU Interconnect
Bus Link PowerManagement

EnabledDisabled

Disabled

Disabled

System profile
settings

PCI ASPM L1 Link
Power Management

EnabledDisabled

Disabled

Disabled[1] システムのオーダー時の設定により異なる場合もあります。システムプロファイルのその他のデフォルト値は、この設定に依存します。まずパフォーマンスのプロファイルを選択し、そのうえで「カスタム」を選択し最適なプロファイルをロードして、さならる変更ができます。
[2] インテル Speed Select テクノロジー (インテル SST)とインテル ターボ・ブースト・テクノロジーは前世代から飛躍的に向上していますが、一部のターボ効果はすべてのワークロード条件で効果が保証されているわけではありません。お客様の環境でターボ・ブースト・テクノロジを検証いただき、実際のワークロードで最も効果的な設定をお選びください。また、並行してDell Controlled Turboの活用もご検討ください。
[3] Monitor/Mwait命令の無効化は、論理プロセッサーを無効化する際のみ使用ください。この設定は、Linuxのintel_idleドライバーによるC-stateの強制を阻止します。
[4] メモリー巡回スクラブの無効化に効果があるかどうか、お客様自身の環境でご確認いただけます。
[5] 動的モードでは、動的なUncore周波数の制限と引き換えにTDPに追加のヘッドルームをもたらします。最適な設定はワークロードに依存します。
[6] 空冷システムではAutonomous、Direct Liquid CoolingシステムではDisabledとなりますす。

テックノート2図2.

BIOS設定の推奨事項 - メモリ、プロセッサー、iDRAC設定

システム設定画面

Memory settings

設定

Memory Operating

ための推奨設定

低レイテンシー、STREAM、およびMLC環境で推奨される
設定

汎用ビジネス/ 科学
技術スループット向け(例: SPECcpu2017)
推奨構成

Optimizer

Optimizer [1]Optimizer [1]Optimizer [1]

HPCおよびSPECcfp
スピード重視の環境
向けパフォーマンスのデフォルト

Mode
Memory settings

Memory NodeInterleave

Disabled

Disabled

Disabled

Disabled

Memory settings

DIMM Self Healing

EnabledDisabled

Disabled

Disabled

Memory settings

ADDDC setting

Disabled [2]Disabled [2]Disabled [2]Disabled [2]Memory settings

Memory Training

Fast

Fast

Fast

Fast

Memory settings

Correctable ErrorLogging

EnabledDisabled

Disabled

Disabled

Processor settings

Logical Processor

EnabledDisabled [3]Disabled [3]EnabledProcessor settings

Virtualization
TechnologyEnabled

Disabled

Disabled

Disabled

Processor settings

CPU Interconnect
Speed

Maximum Data
Rate

Maximum Data Rate

Maximum Data Rate

Maximum Data Rate

Processor settings

Adjacent Cache Line
Prefetch

EnabledEnabledEnabledEnabledProcessor settings

Hardware Prefetcher

EnabledEnabledEnabledEnabledProcessor settings

DCU Streamer
Prefetcher

EnabledEnabledDisabled

Disabled

Processor settings

DCU IP Prefetcher

EnabledEnabledEnabledEnabledProcessor settings

Sub NUMA Cluster

Disabled

SNC 2

SNC 4 on XCC SNC
2 on MCC

SNC 4 on XCC SNC
2 on MCC

Processor settings

UPI Prefetch

EnabledEnabledEnabledEnabledProcessor settings

Dell Controlled Turbo

Disabled

Disabled

Enabled [4]Disabled

Processor settings

Dell Controlled Turbo
Optimizer mode

Disabled

Enabled [5]Enabled [5]Enabled [5]Processor settings

XPT Prefetch

EnabledDisabled

Disabled

EnabledProcessor settings

UPI Prefetch

EnabledDisabled

Disabled

EnabledProcessor settings

LLC Prefetch

Disabled

EnabledDisabled

Disabled

Processor settings

DeadLine LLC Alloc

EnabledEnabledEnabledDisabled

Processor settings

Directory AtoSDisabled

Disabled

Disabled

Disabled

Processor settings

Dynamic SST PerfProfile

Disabled

Disabled

EnabledDisabled

テックノート3システム設定
画面

設定

ための推奨設定

低レイテンシー、STREAM、およびMLC環境で推奨される
設定

汎用ビジネス/ 科学
技術スループット向け(例: SPECcpu2017)
推奨構成

HPCおよびSPECcfp
スピード重視の環境
向けパフォーマンスの

デフォルト

Processor settings

SST-Perf- profile

Operating Point 1

Operating Point 1

Operating Point ? [6]Operating Point 1

iDRAC settings

Thermal Profile

Default

Maximum
Performance

Maximum
Performance

Maximum
Performance[1] メモリ帯域幅重視の場合はオプティマイザーモードをご使用ください。Fault Resilient Mode（耐障害性モード）では帯域幅が最大で33%低下します。
[2] x4 DIMM搭載時のみ選択可能です。.
[3] 論理プロセッサー（ハイパースレッディング）はSPEC CPU2017 INT_RateやFP_Rateなどのスループット指向のワークロードでより性能を発揮する傾向にあります。多くのHPCワークロードでこのオプションは無効化されます。
[4] Dell Controlled Turboは最大コア数（全コア数）でのターボの際に各コアのクロック周波数を維持する働きをし、ジッターを抑制します。ターボブーストを無効化する場合はこの機能も無効化してください。
[5] 液体冷却システムでのみ提供される選択肢です。
[6] ソフトウェアプログラムがベース周波数とターボ周波数の影響を受けるどうかに依存します。影響がある場合は利用するコア数を減らしその分より高いベース周波数およびターボ周波数で動作します。

iDRACの設定における推奨事項•

熱の観点で要求の厳しい環境では、iDRACのサーマル設定で冷却ファンの回転スピードを上げてください。

•パフォーマンスが重視される環境ではいかなるパワーキャッピング機能も解除しておくべきです。

BIOS設定に関する用語集•System Profile: （デフォルト=Performance Per Watt）︓特定の環境に合わせて個々の電力/性能機能を設定するのは難しい場合があります。そのため、お客様が最小電力使用量/音響レベル、最大効率、Energy Star最適化、最大パフォーマンスなどについてシステムを最適化するのに役立つメニューオプションを提供しています。

•Performance Per Watt DAPC（Dell Advanced Power Control）︓このモードはDellのプリセットを使って消費電力あたりパフォーンスを最大化します。より省電力の方向に向け作用します。最大バス速度は重要でないアプリケーションにおいて、消費電力を削減しつつパフォーマンスを向上するための最良の機能を提供します。これはSPECpowerテストに適したモードになると予想されます。「効率 - 電力を優先」モードは、サーバー用のEnergy Starがリリースされる前に造られたプリセット動作モードを持つシステムとの下位互換性を維持します。

•Performance Per Watt OS：このモードは、よりパフォーマンス重視の方向に作用しながら消費電力あたりパフォーマンスを最適化します。これはEnergy Starに適したモードになります。 このモードは「Performance Per Watt （DAPC）」とは少し異なるという点にご注意ください。

•Performance︓このモードは、電力に関係なくシステムの絶対的なパフォーマンスを最大化します。このモードでは、消費電力は考慮されません。消費電力の増加に加え、冷却ファンの回転速度やシステムの熱出力などが増加する可能性があります。このモードではシステムの効率が低下する可能性がありますが、実行中のワークロードによっては絶対性能が向上する可能性があります•

Custom︓カスタムモードでは、他の4つのプリセットモードでプリセットされていて変えることはできない、低いレイヤーの設定もユーザーが個別に変更できます。

•C-States︓C-Stateにより、CPUのアイドル電力が減少します。このモードには3つのオプションがあります。

テックノート4oEnabled︓「Enabled」を選択するとオペレーティングシステムがC-stateへの移行を開始します。一部のオペレーティングシステムはACPIマッピング (intel_idleドライバーなど) を無効にする可能性があります。

oAutonomous： 「Autonomous」を選択すると、HALTおよびC1要求はハードウェア内でC6 要求に変換されます。

oDisabled：「Disabled」を選択すると、オペレーティングシステムでC0とC1のみが使用されます。C1は、OSが自動停止すると自動的に有効になります。

•C1 Enhanced Mode︓C1E (C1 Enhanced) ステートを有効にすると、アイドル状態のCPUコアを停止させることで電力消費の抑制が可能になります。

•Turbo Mode︓ターボモードを有効にしておくと、CPUの全てのコアがフル活用されていない時に、全体的なCPUのパフォーマンスがブートされます。ターボモードに入ったCPUのコアは一時的にですがカタログ値よりも高い周波数で動作させることができます。

•Hyper-Threading︓ハイパースレッディングを有効にすると、オペレーティング システムは、物理コアあたり2つの仮想コアまたは論理コアを扱えるようになります。ワークロードは、可能な場合は仮想コアまたは論理コア間で共有できます。ハイパースレッディングの主な機能は、プロセッサリソースをより効率的に使用するために、パイプライン内の独立した命令の数を増やすことです。

•Execute Disable Bit︓Execute Disable Bit（無効化ビット実行）を使用すると、この機能をサポートするオペレーティングシステ
ムで使用する場合、メモリを実行可能または非実行可能としてマークできます。これにより、コードが実行不可能なメモリで実行しようとしたときにオペレーティング システムにエラーを発生させるようにプロセッサを構成することで、システムのセキュリティを向上させることができます。

•

DCA (Direct Cache Access)︓ネットワーク コントローラーなど、DCAに対応したI/Oデバイスはデータを直接CPUキャッシュに置けるため、応答時間を時間を改善します。

•Power/Performance Bias︓Power/Performance Biasは、CPUがどの程度積極的に電力管理され、ターボ状態に入るかを決定します。「プラットフォーム制御」では、システムが設定を制御します。「OS制御」を選択すると、オペレーティングシステムが制御できます。

•

Per Core P-state︓コアごとのP-stateが有効になっている場合、各物理CPUコアは個別の周波数で動作できます。無効にすると、パッケージ内のすべてのコアは、すべてのアクティブなスレッドの中で最も解決された頻度で動作します。

•CPU Frequency Limits︓ターボとしての最大周波数と搭載CPUの定格周波数の間の任意の周波数に最大のターボ周波数を制限できます。

•Energy Energy Efficient Turbo︓省エネルギー ターボが有効になっている場合、CPUの最適なターボ周波数はCPU使用率に基づいて動的に調整されます。

•Uncore Frequency Scaling︓有効にすると、CPUアンコアはワークロードに基づいて速度を動的に変更します。

•MONITOR/MWAIT︓MONITOR/MWAITは、C-Stateを使用するために使用されます。

•Sub-NUMA Cluster (SNC)︓SNCは、アドレス範囲に基づいてLLC（Last Level Cache＝ラストレベルキャッシュ）を分離クラスタに分割し、各クラスタをシステム内のメモリ コントローラのサブセットにバインドします。SNCは、LLCとメモリの平均遅延を改善します。SNCは、以前のプロセッサー製品ファミリーにあったCluster On Die (COD) に代わる機能です。マルチソケット システムの場合、すべてのSNCクラスタは一意のNUMAドメインにマッピングされます。(IMCインターリーブも参照してください)。このBIOSオプションの値は以下です。
oDisabled: このオプションが無効になっている場合、LLCは1つのクラスタとして扱われます。

oEnabled: LLC容量をより効率的に使用し、コア/IMCの近接性によるレイテンシーを抑制します。これにより、NUMA対応オペレーティング システムのパフォーマンスが向上する可能性があります。
テックノート5•Snoop Preference︓ワークロードに基づいて適切なスヌープモードを選択します。スヌープモードには2種類りあります。
oHS w. Directory + OSB + HitME cache: ほとんどどのワークロードにとってベストな設定です。(デフォルト設定はこちらです。)

oHome Snoop: 帯域幅（BW） 重視のワークロードでベストな設定です。

•XPT Prefetcher︓XPT プリフェッチャーは、LLC（Last Level Cache＝ラストレベルキャッシュ）に送信される読み取り要求が、その読み取りのコピーをメモリー コントローラー プリフェッチャーに投機的に発行できるようにするメカニズムです。

•UPI Prefetcher︓UPIプリフェッチャーはDDRバス上でメモリの読み取りを早期に開始するメカニズムです。UPI受信パスは、メモリコントローラプリフェッチャへのメモリ読み取りを生成します。

•Patrol Scrub︓Patrol scrub は、すべての DIMMに対してバックグラウンド メモリ スクラブを実行する、メモリRAS機能です。この機能は、パフォーマンスに悪影響を及ぼす可能性があります。

•DCU Streamer Prefetcher︓データ キャッシュ ユニット（DCU）ストリーマ プリフェッチャーを有効または無効にします。このオプションは、デフォルトで有効に設定されています。

•LLC Dead Line Allocation︓一部の インテルCPUキャッシュ スキームでは、Last Level Cache (LLC＝ラストレベルキャッシュ）にMid-Level Cache (MLC＝ミッドレベルキャッシュ) の削除が埋められます。特定の行がMLCから削除されLLCに移された場合、CPUコアは削除されたMLCの行に "dead" のフラグを立てることができます。これは、同じ行が再度読み取られる可能性が低いことを意味します。このオプションを使用すれば、dead となった行はキャッシュから落とされるため、このオプションを無効にしても、これがLLCを満たすことはありません。このBIOSオプションの値は以下です。
oDisabled: このオプションを無効にすると、MLCのデッドラインがLLCに埋められないため、LLCのスペースを節約できます。

oEnabled: LLCのスペースが利用可能な場合は、MLCのデッドラインを日和見的にLLCに埋めます。

•Adjacent Cache Prefetch︓スレッドの少ないアプリケーションと一部のベンチマークでは、隣接するキャッシュ ラインのプリフェッチを有効にすることでメリットが得られます。デフォルトは [Enabled] です。

•

Intel Virtualization Technology︓インテル バーチャライゼーション・テクノロジーを使用すると、プラットフォームは複数のオペレーティング システムとアプリケーションを独立したパーティションで実行できるため、1 つのコンピューター・システムを複数の仮想システムとして機能させることができます。デフォルトは [Enabled] です。

•

Hardware Prefetcher︓スレッドの軽いアプリケーションと一部のベンチマークでは、Hardware Prefetcherを有効にすることでメリットが得られます。デフォルトは [Enabled] です。

•

Trusted Execution Technology︓インテルTrusted Execution Technology (インテルTXT) を有効にします。デフォルトは[Disabled] です。

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