6/30/2016

インテル株式会社
ソフトウェア技術統括部
シニア・スタッフ・エンジニア

池井満© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、Xeon Xeon Inside、Intel Xeon Phi、Optane、3D XPoint、VTune は、アメリカ合衆国および / またはその他の国における Intel Corporation の商標です。
* その他の社名、製品名などは、一般に各社の表示、商標または登録商標です。

Legal Notices and DisclaimersIntel technologies’ features and benefits depend on system configuration and may require enabled hardware, softwareor service activation. Learn more at intel.com, or from the OEM or retailer.
No computer system can be absolutely secure.
Tests document performance of components on a particular test, in specific systems. Differences in hardware, software,or configuration will affect actual performance. Consult other sources of information to evaluate performance as you
consider your purchase. For more complete information about performance and benchmark results, visit
http://www.intel.com/benchmarks.
Intel, the Intel logo, Xeon and Xeon logos are trademarks of Intel Corporation in the U.S. and/or other countries. *Other
names and brands may be claimed as the property of others.
© 2016 Intel Corporation.

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Legal Notices and Disclaimers
The cost reduction scenarios described are intended to enable you to get a better understanding of how the purchase of a given
Intel based product, combined with a number of situation-specific variables, might affect future costs and savings. Circumstances
will vary and there may be unaccounted-for costs related to the use and deployment of a given product. Nothing in this document
should be interpreted as either a promise of or contract for a given level of costs or cost reduction.
Intel does not control or audit third-party benchmark data or the web sites referenced in this document. You should visit thereferenced web site and confirm whether referenced data are accurate.
Optimization Notice: Intel's compilers may or may not optimize to the same degree for non-Intel microprocessors for
optimizations that are not unique to Intel microprocessors. These optimizations include SSE2, SSE3, and SSSE3 instruction sets
and other optimizations. Intel does not guarantee the availability, functionality, or effectiveness of any optimization on
microprocessors not manufactured by Intel. Microprocessor-dependent optimizations in this product are intended for use withIntel microprocessors. Certain optimizations not specific to Intel microarchitecture are reserved for Intel microprocessors. Pleaserefer to the applicable product User and Reference Guides for more information regarding the specific instruction sets covered bythis notice. Notice Revision #20110804.
Intel® Advanced Vector Extensions refers to Intel® AVX, Intel® AVX2 or Intel® AVX-512. Intel® Advanced Vector Extensions (Intel®
AVX)* provides higher throughput to certain processor operations. Due to varying processor power characteristics, utilizing AVX
instructions may cause a) some parts to operate at less than the rated frequency and b) some parts with Intel® Turbo Boost
Technology 2.0 to not achieve any or maximum turbo frequencies. Performance varies depending on hardware, software, andsystem configuration and you can learn more at http://www.intel.com/go/turbo.
Intel processors of the same SKU may vary in frequency or power as a result of natural variability in the production process.

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3

Legal Notices and DisclaimersIntel processor numbers are not a measure of performance. Processor numbers differentiate features within each processorfamily, not across different processor families: Go to: Learn About Intel® Processor Numbers
http://www.intel.com/products/processor_number
Performance tests, such as SYSmark and MobileMark, are measured using specific computer systems, components, software,
operations and functions. Any change to any of those factors may cause the results to vary. You should consult otherinformation and performance tests to assist you in fully evaluating your contemplated purchases, including the performanceof that product when combined with other products. For more complete information visit
http://www.intel.com/performance.
SPEC, SPECint, SPECfp, SPECrate, SPECpower, SPECjbb, SPECompG, SPEC MPI, and SPECjEnterprise* are trademarks of theStandard Performance Evaluation Corporation. See http://www.spec.org for more information.
TPC Benchmark, TPC-C, TPC-H, and TPC-E are trademarks of the Transaction Processing Council. See http://www.tpc.org for
more information.
Intel® AES-NI requires a computer system with an AES-NI enabled processor, as well as non-Intel software to execute theinstructions in the correct sequence. AES-NI is available on select Intel® processors. For availability, consult your reseller orsystem manufacturer. For more information, see Intel® Advanced Encryption Standard Instructions (AES-NI)Intel® Virtualization Technology requires a computer system with an enabled Intel® processor, BIOS, and virtual machinemonitor (VMM). Functionality, performance or other benefits will vary depending on hardware and software configurations.
Software applications may not be compatible with all operating systems. Consult your PC manufacturer. For more
information, visit http://www.intel.com/go/virtualization
Available on select Intel® processors. Requires an Intel® HT Technology-enabled system. Consult your system manufacturer.
Performance will vary depending on the specific hardware and software used. For more information including details on
which processors support HT Technology, visit http://www.intel.com/info/hyperthreading.
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システム・アーキテクチャーへの要求の増加“The Walls”
システム上のボトルネック

発散する
インフラストラクチャー

適用範囲の拡大を妨げる障壁Visualization
Big
Data

HPC

Usage
Optimized

Machine Learning

Memory | I/O | Storage
Energy-Efficient PerformanceSpace | Resiliency |Unoptimized Software

Resources Split Among
Modeling and Simulation | Big
Data Analytics | Machine
Learning | Visualization

Democratization at Every Scale |Cloud Access | Exploration of
New Parallel Programming
Models© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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5

全体論的な構造的アプローチが求められるシステム
革新的な技術より密な統合ComputePerformance

アプリケーション
モダナイズしたプログラム

Cores

Community

MemoryFabricMemoryFabricISVStorage
SystemSoftwareFPGA

Graphics

Proprietary
I/O

Time

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洞察力を進化させる
インテル® スケーラブル・システム・フレームワーク

小規模のクラスターからスーパーコンピューター
演算とデータ・セントリックな計算

Compute Memory/Storage
Fabric標準ベースのプログラミング

Software

自前のものやクラウドベース
Intel Silicon
Photonics

Intel® Xeon® Processors
Intel® Xeon Phi™ Processors
Intel® Xeon Phi™ Coprocessors
Intel® Server Boards and Platforms

Intel® Solutions for Lustre*Intel® Optane™ Technology
3D XPoint™ Technology
Intel® SSDs

Intel® Omni-Path ArchitectureIntel® True Scale FabricIntel® Ethernet
Intel® Silicon Photonics

Intel® HPC Orchestrator
Intel® Software Tools
Intel® Cluster Ready ProgramIntel Supported SDVis© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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7

より密なコンポーネントの統合化
利点
コア

メモリー

広帯域
ファブリック

高密度
レイテンシー電力

グラフィックス

FPGA

価格

I/O
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インテルの提供する HPC 向け製品
プロセッサー

ソフトウェア・ツール

ファブリックインテル® Xeon®
プロセッサーインテル® Parallel
Studio XE

インテル® True Scale
ファブリックインテル® Xeon Phi™
製品ファミリー

Lustre* ソフトウェア用
インテル® エンタープラ
イズ・エディション

インテル® Omni-Path
アーキテクチャーストレージ

インテル® Solid State
Drive (NVMe)© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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9

予測に沿った半導体の微細化

ムーアの法則に沿って製造を続ける

高機能で複雑な新しい製品を、
電力、価格、大きさを制御しながら提供する
ストレインド・シリコン
Hi-K メタルゲート
3D トランジスター

90nm

65nm

45nm

32nm

22nm

14nm 10nm 7nm© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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105

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14nm は価格と性能を改善
Haswell✝ 2 X 2 (22nm)
960M Transistors

Broadwell✝ によって:•トランジスターの密度は 2.2 倍に•最高 40% 優れた 3D グラフィックス1
35% 多い37%

トランジター•9mm 未満のファンレス設計も可能

小さい

Broadwell✝ 2 X 2 (14nm)
1.3B transistors

業界初の14 nm プロセッサー量産

1 Intel®
Core™
M-5Y70無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intelprocessor compared to Intel® Core™ i5-4302Yロゴ、Intel.
processorExperience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、© 2016
Intel
Corporation.
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✝開発コード名

11より多いコア数. より幅広いベクトル. コプロセッサ－
性能を活かすにはすべての並列性を利用することが必要

Images do not reflect actual die sizes

インテル®
Xeon®
プロセッサー

インテル®
Xeon®
プロセッサー

インテル®
Xeon®
プロセッサー

インテル®
Xeon®
プロセッサー

インテル®
Xeon®
プロセッサー

インテル®
Xeon®
プロセッサー

インテル®
Xeon®
プロセッサーインテル®
Xeon Phi™

64-bit

5100

5500

番台

番台

5600

E5-2600
製品ファミリー(Sandy Bridge✝)

E5-2600
v3

E5-2600
v4

製品ファミリー番台

製品ファミリー(Haswel✝)

製品ファミリー(Broadwell✝)Knights
Landing✝
3+
Tflops

コア数

1

2

4

6

8

18

22

61

72

スレッド数

2

2

8

12

16

36

44

244

288

SIMD 幅

128

128

128

128

256

256

256

512

512

インテル®
SSE2

インテル®
SSSE3

インテル®
SSE4.2

インテル®
SSE4.2

インテル®
AVX

インテル®
AVX2
FMA

インテル®
AVX2
FMA

インテル®
IMCI

インテル®
AVX512© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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✝開発コード名

126

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インテル® Xeon® プロセッサー E5-2600 v4 製品ファミリー
4 本の DDR4 メモリーチャネルをサポート

BROADWELL-EP✝
DDR4
コア

コア

コア

コア

2 本の QPI 1.1
をサポート
QPI

DDR4

DDR4
QPI

コア

DDR4

コア

共有キャッシュ

1 ソケットあたり
最大 40 レーンの PCIe*
3.0 をサポートサーバー・ワークステーション向けに 14nm プロセス技術で設計された Broadwell✝ マイクロアーキテク
チャー (開発コード名 “Broadwell-EP”)
インテル® Xeon® プロセッサー E5-2600 v3 製品
ファミリーとソケット互換◊
 データセンター向けに最適なオーケストレーションと
仮想化環境を提供するために、リソースの監視と割り当て機能を新たに追加
ハードウェアによるセキュリティー機能をさらに強化

DMI2

◊

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BIOS とファームウェアの更新が必要✝開発コード名

13

Performance info

インテル® Xeon® プロセッサー E5-2600 v4 製品ファミリー

Orchestration info
Security info

新プロセッサー技術• 新たな拡張機能

性能•Intel® Transactional Synchronization Extensions (TSX)•Optimized Intel® AVX 2.0•Gather Improvements•Posted Interrupts•Page Modification Logging•VM Enter/Exit latency Reduction• インテル® リソース・ディレクター・テクノロジー

オーケストレーション•Cache Monitoring Technology (introduced on Xeon® E5-2600 v3)•Cache Allocation Technology•Code and Data Prioritization•Memory Bandwidth Monitoring• 新たな機能

セキュリティー

•Crypto Speedup•New Random Seed Generator (RDSEED)•#VE (Processor Virtualization exception)•Supervisor Mode Access Protection (SMAP)© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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Lock Elision に対応したインテル® TSX インターフェイス
Hardware Lock Elision (HLE) – XACQUIRE/XRELEASE
 ソフトウェアは、従来のソフトウェアとの互換性のあるヒントを使用してクリティカル・セクションを特定する。インテル® TSX 非対応のハードウェアでは、ヒントは無視される
 ハードウェアは、ロックを獲得しないトランザクション実行をサポートする
 実行が中止されると、Lock Ellision を使用せずに再実行する ハードウェアは、すべてのアーキテクチャー・ステートを管理する

Restricted Transactional Memory (RTM) – XBEGIN/XEND ソフトウェアは、新しい命令を使用してクリティカル・セクションを指定する
 HLE によく似ているが、ソフトウェアが Lock Ellision を実行するための柔軟なインターフェイスを提供
 実行が中止されると、制御は XBEGIN オペランドで指定されたターゲットに移行する
 アボート情報は汎用レジスター (EAX) に返される

XTEST および XABORT – 追加の命令
インテル® トランザクショナル・シンクロナイゼーション・エクステンション (インテル® TSX)
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15

Posted Interrupts
Efficient routing of interrupts from assigned devices to migrating virtual CPUs
Works together with APIC Virtualization for improved virtual-interrupt performance
VMM Based
Interrupt Handling
VM

Guest OS

VM
Fewer
VM
Exits

VM
Exits

VMM

With APIC-V(E5 v2 family)

Software APICv
model

External Interrupts

Guest OS

Configure

VM

Guest OS

Fewer
VM
Exits

APIC-V in CPU HW

VMM

With Posted Interrupts(E5 v4 family)

S/W delivery via
APIC-V

APIC-V in CPU HW

VMM

Posted Interrupts
support in HW

Configure
Delivered Directly
w/o S/W intercept
External Interrupts

External Interrupts

Benefits/Usages
Fewer VM-exits

VM migration
Enables efficient co-migration ofinterrupts with VP

Support SR-IOV
and Direct I/O Assignment
Usages© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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インテル® リソース・ディレクター・テクノロジー
インテル® リソース・ディレクター・
テクノロジー搭載

従来
仮想マシン 2

仮想マシン 1

優先度の低い仮想マシン

優先度の高い仮想マシン

性能

性能

ハイパーバイザー

ハイパーバイザー

ハードウェアハードウェア

キャッシュ

キャッシュ

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17

インテル® Xeon® プロセッサー
E7-8800/4800 v4 製品ファミリー
業界をリードする
メモリー容量

Up to

Up to

24TB

スケーラブルな
性能

memorysupport ¤2X the previous
generation

2X

高度な
信頼性

Intel®
Run Sure
Technology

moreanalytics
queries £vs. best-in-class TPC-H* benchmark
result on previous generation

des i g ned t o s upport
up t o 256 s ock et s ¥system uptime
application availability
data integrity© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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189

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Brickland Platform Diagram

UpdatedMem
BufferIntel® Xeon®
processor
E7-4800
v2/v3/v4

x32 Gen3
PCIe

x32 Gen3
PCIe

DDR3 or DDR41 DIMMs

Intel® Xeon®
processor
E7-4800
v2/v3/v4

QPI v1.1

QPI v1.1

QPI 1v.1

QPI 1v.1

Intel® Xeon®
processor
E7-4800
v2/v3/v4

Intel® Xeon®
processor
E7-4800
v2/v3/v4

x32 Gen3
PCIe

1. DDR4 DIMMs only
supported on
E7v3 and E7v4 andonly with JC2
memory buffer

x32 Gen3
PCIe© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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メモリー・プラットフォームの概要

JC = 開発コード名 Jordan Creek

ソケットごとのメモリー
8 つの DDR4/DDR3チャネル (4 x 2)

パフォーマンスと容量を最適化
大きなメモリー容量19

4 つの第 2 世代インテル®
SMI チャネル
インテル®

• ソケットごとに 8 つの DDR4/DDR31 チャネル• ソケットごとに 最大 24 個の DDR4/DDR31 DIMM
• 最大 128GB の DDR4 LR-DIMM をサポート• 4S プラットフォームで最大 12TB 96DIMM

C112/C114
スケーラブル・
メモリー・
バッファー

インテル® Xeon®
プロセッサー
E7-4800 v3
製品ファミリー

パフォーマンス・モード (インテル® SMI2 @ 2X DDR スピード)• 第 2 世代インテル® SMI: 最大 3200MT/s• DDR4/3 サポート: 1066 … 1600 MT/s, 最大 1866 MT/s
• 利点: 帯域幅に最適なモード

バッファーごとに
1 ～ 6 個の DIMM

ロックステップ・モード (インテル® SMI2 が DDR スピードで実行)• 第 2 世代インテル® SMI:
• DDR4 で最高 1866MT/s• DDR3 で最高 1600MT/s• DDR3 サポート: 1066、1333、1600MHz• 利点: 信頼性に最適なモード

最大 24 個のDIMM スロット

電力 (ターゲット)

DIMM

パフォーマンス・モード

ロックステップ・モード• アクティブ (ラック): 最大 9W @ インテル® SMI2 2.66GT/s• アイドル: 最大 2.5W

X4 DIMMSDDC + 1 ビット

DDDC + 1 ビット

X8 DIMMSECDED

SDDC + 1 ビット

1. Jordan Creek✝ 2 は、DDR3 と DDR4 の両方をサポートします。
DDR3 と DDR4 との混在は、インテルでサポートされる POR 構成ではありません。

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✝開発コード名

20

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最大級のチャレンジを速やかに解決
ボトルネックを軽減
Memory: Integrated(MCDRAM) & Platform(DDR4)

Bootable host: No
PCIe* Dependency

Fabric: Integrated on-packageIntel® Omni-Path Fabric

Cost

Power
DensityMemoryCapacity

MemoryBandwidth© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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Knights Landing✝
本当のブレークスルーに向けての統合的な取り組み
計算
システムメモリー
最大 384GB DDR4
(6 ch > 90 GB/S, 2400 T/S)

.
.

.

.

 インテル® Xeon® プロセッサーとバイナリー互換…

 3+ TFLOPS1, 3X ST2 (単一スレッド) KNC の性能比
✝

..

..
...
...
...
.

...
.

..

 2D メッシュ.

.

.

 Out-of-Order コア

パッケージ内メモリー

60 以上のコア内蔵インテル® Omni-Path

プロセッサー・パッケージ…

I/O

 5x 以上 STREAM vs. DDR43
 最大 16GB (>450GB/S)

Omni-Path(オプション) 最初の統合化したインテル® プロセッサー

最大 36 PCIe 3.0 レーン© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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✝開発コード名

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11

6/30/2016© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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Maximize Your Potential
Robust Roadmap

23Intel® Scalable
System Framework
ComputeMemory/Storage

KNH✝
Fabric

KNL✝
KNF✝

KNC✝
Software✝KNF (Knights Ferry), KNC (Knights Corner), KNL (Knights Landing) are abbreviations for former codenames for Intel® Xeon Phi™ product family products. KNH is the abbreviation for the

Knights Hill codename of a future Intel® Xeon Phi™ product© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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24

12

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インテル® Omni-Path アーキテクチャー製品
HFI アダプター

Edge スイッチ

Director スイッチ

SiliconSingle port

1U Form Factor

QSFP-based

OEM カスタム設計

x8 and x16 HFI
Adapters

24 and 48 port
Edge Switches

192 and 768 port
Director Switches

HFI and スイッチ
ASICs

x16 Adapter(100Gb/s)

48-portEdge Switch

x8 Adapter(58Gb/s)

24-portEdge Switch

HFI silicon supports
up to 2 ports(50 GB/s total b/w)

768-port
Director Switch(20U chassis)

Switch silicon supports
up to 48 ports(1200GB/s total b/w)

192-port
Director Switch(7U chassis)

インテル® OPA 製品ラインのカバレージ© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
Xeon、Xeon Inside、Intel Xeon Phi、Optane、3D XPoint、VTune は、アメリカ合衆国および / またはその他の国における Intel Corporation の商標です。 * その他の社名、製品名などは、一般に各社の表示、商標または登録商標です。

インテル® Omni-Path
アーキテクチャー:
ファブリック中のデータ転送の高速化

25

最大 23% 低い
port-to port
レイテンシー2

100-110ns
port-to-port レイテンシー(エラー・コレクション付き)2

最大 30% 高い
メッセージ数1

インテル® Omni-Path
48 port スイッチ

195M
メッセージ/秒

最大 6% 高いインテル® Omni-Path
HFI アダプター

MPI メッセージ数1

160M
messages/sec(MPI メッセージ/秒
一方向)

MPI

MPI

App

App

1 Based on Intel projections for Wolf River and Prairie River maximum messaging rates, compared to Mellanox CS7500 Director Switch and Mellanox ConnectX-4 adapter and Mellanox SB7700/SB7790 Edge switch product briefs posted on

www.mellanox.com as of July 1, 2015.
2 Latency reductions based on Mellanox CS7500 Director Switch and Mellanox SB7700/SB7790 Edge switch product briefs posted on www.mellanox.com as of July 1, 2015, compared to Intel measured data that was calculated from difference between

back to back osu_latency test and osu_latency test through one switch hop. 10ns variation due to “near” and “far” ports on an Intel® OPA edge switch. All tests performed using Intel® Xeon® E5-2697v3 with Turbo Mode enabled.
Software and workloads used in performance tests may have been optimized for performance only on Intel microprocessors. Performance tests, such as SYSmark and MobileMark, are measured using specific computer systems, components, software,
operations and functions. Any change to any of those factors may cause the results to vary. You should consult other information and performance tests to assist you in fully evaluating your contemplated purchases, including the performance of that productwhen combined with other products. Copyright © 2015, Intel Corporation.

© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
Xeon、Xeon Inside、Intel Xeon Phi、Optane、3D XPoint、VTune は、アメリカ合衆国および / またはその他の国における Intel Corporation の商標です。 * その他の社名、製品名などは、一般に各社の表示、商標または登録商標です。

26

13

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CPU Integration with the Intel® Omni-Path Architecture
Next Generation
Additional integration,
improvements andfeatures

KEY VALUE VECTORS Performance

Performance

Next Intel® Xeon Phi™ processor
Tight Integration

 Density
 CostNext Intel® Xeon® processor PowerIntel® Xeon Phi™ processor (Knights Landing)Multi-chip package integration while preserving PCIe lanes

Multi-chip package integration

Next Intel® Xeon® processor

 Reliability

Discrete PCIe HFIIntel® Xeon® processor E5-2600 v3
Discrete PCIe HFITime© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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3D Xpoint™ Technology
Cross-Point Structure
Selectors allow dense packing
and individual access to bits

Scalable
Memory layers can bestacked in a 3D manner© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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BreakthroughMaterial Advances
Compatible switch andmemory cell materials

High Performance
Cell and array architecture that canswitch states 1000x faster than NAND

28

14

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Efficient, Scalable & Portable App Performance
Take Advantage of

1
2
3

Thread, Vector and Data Level Parallelism
High Bandwidth Memory and NVM
Increased Bandwidth and Reduced Latency Fabric© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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29

インテル® ソフトウェア開発製品の活用
1 種類のソースコードコンパイラー
ライブラリー
並列モデル

共通のソースコードから複数のプラットフォームへの対応が可能
For illustration only, potential future options subject to change without notice.

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30

15

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構想• 数コアのプロセッサーから始まって一貫したモデル、言語、ツールや手法でメニーコアに対応することで、持続的な価値を生み出すことができる。
• アプリケーションは利用できるすべての並列性を活用する。
- 命令レベル: コアの特性を知り、考慮- データレベル: SIMD 命令を用いるようにベクトル化- スレッドレベル: OpenMP* などの標準ツールで並列化- クラスターレベル: MPI などの標準ツールで並列化• 専門家がプロセッサーに最適化した標準ライブラリーや言語を利用する。
• ヘテロジニティーまで考慮した最適化を検討する。
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31

モダナイズしたコードとは?
何

512

定義

使用されるツール

1 スレッド化
性能向上

Increase concurrent thread
use across coherent sharedmemoryOpenMP*, Intel® Threading
Building Blocks (TBB), Cilk
Plus

2

ベクトル化
性能向上

Use many wide-vector (512bit) instructions

Vector loops, vector
functions, array notations

3

キャッシュ・
ブロッキング

Use algorithms to reduce
memory bandwidth pressure
and improve cache hit rate

Blocking algorithms

4

ファブリックでの向上

Tune workload to increased
node count

MPI

データ
5 レイアウト

Optimize data layout forunconstrained performance

AoSSoA, directives foralignment0

X16X15X14X13X12X11X10 X9 X8 X7 X6 X5 X4 X3 X2 X1
Y16Y15Y14Y13Y12Y11Y10 Y9 Y8 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1
Z16Z15Z14Z13Z12Z11Z10 Z9 Z8 Z7 Z6 Z5 Z4 Z3 Z2 Z1© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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32

16

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Technical, Enterprise & Cloud Development
Tools• C++ and FortranCompilers• Standards Driven
Parallel
Programming
Models & Libraries• Powerful Data
Analytics,
MachineLearning andScientific
ComputeLibraries• Performance
Profiling for
Optimization and
Tuning• Threading &Vectorization
Design & Analysis
for Performance• Coming Soon –High
Performance
PythonDistribution

Faster Code Faster

33

Performance
LibrariesIntel® Inspector

Intel® Advisor

Memory & Threading Checking

Threading & Vectorization ArchitectureIntel® VTune™ AmplifierIntel® Trace Analyzer & Collector

Performance Profiler

MPI Profiler

Intel® Data Analytics Acceleration LibraryIntel® MPI Library

Optimized for Data Analytics & Machine Learning

Cluster Tools

Profiling, Analysis &ArchitectureIntel® Parallel Studio XEIntel® Integrated Performance Primitives
Image, Signal & Compression Routines

Intel® Math Kernel Library
Optimized Routines for Science, Engineering & Financial

Intel® Threading Building Blocks
Task Based Parallel C++ Template LibraryIntel® C/C++ & Fortran Compilers
Intel® Distribution for Python
Performance Scripting© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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34

17

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Features and Configurations
Intel® Parallel Studio XE 2016
Composer Edition
Intel® C++ Compiler
Intel® Fortran Compiler
Intel® Data Analytics Acceleration LibraryIntel® Threading Building Blocks
Intel® Integrated Performance Primitives
Intel® Math Kernel LibraryIntel® Cilk™ Plus & Intel® OpenMP*

Bundle or Add-on:
Rogue Wave IMSL* LibraryProfessional Edition

Cluster Edition

Intel® C++ Compiler
Intel® Fortran Compiler
Intel® Data Analytics Acceleration LibraryIntel® Threading Building Blocks
Intel® Integrated Performance Primitives
Intel® Math Kernel LibraryIntel® Cilk™ Plus & Intel® OpenMP*

Intel® C++ Compiler
Intel® Fortran Compiler
Intel® Data Analytics Acceleration LibraryIntel® Threading Building Blocks
Intel® Integrated Performance Primitives
Intel® Math Kernel LibraryIntel® Cilk™ Plus & Intel® OpenMP*

Intel® Advisor XEIntel® Inspector XEIntel® VTune™ Amplifier XEIntel® Advisor XEIntel® Inspector XEIntel® VTune™ Amplifier XEIntel® MPI LibraryIntel® Trace Analyzer and Collector
Intel® Cluster Checker preview (Linux only)

Add-on:Rogue Wave IMSL* Library

Add-on:Rogue Wave IMSL* Library

Additional configurations including, floating and academic, are available at: http://intel.ly/perf-tools© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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35

Knights Landing✝ ブロック図
MCDRAM

DRAM

DRAM

コア
+
2 VPU

CHA

MCDRAM

コア+
2 VPU

共用キャッシュ1MB

MCDRAMMCDRAM© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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タイルの構成✝開発コード名

36

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追加された命令セット
KNL✝ の命令セット

インテル® TSXPREFETCHWT1VGATHERPF{D,Q}{0,1}PS
VSCATTERPF{D,Q}{0,1}PS

インテル® AVX2

インテル®
AVX-512PF

インテル® AVX

インテル®
AVX-512ER

VEXP2{PS,PD}
VRCP28{PS,PD}VRSQRT28{PS,PD}

インテル® SSE

インテル®
AVX-512CD

VPCONFLICT{D,Q}
VPLZCNT{D,Q}
VPBROADCASTM{B2Q,W2D}

X87,
インテル® MMX®

インテル®
AVX-512F

インテル® AVX2 を 512ビットに拡張した多くの命令

インテル® Xeon® プロセッサー
E5-2600 v4 製品ファミリー(BDW) の命令セット© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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✝開発コード名

37

インテル® MIC アーキテクチャーのブロック図
T0 IP

i TLB と
32KB
命令キャッシュ

T1 IP
T2 IP

フェッチ/
デコード

Bpred

1 コアあたり
4 スレッドT3 IP

16B/サイクル (2 IPC)

4 スレッド(1,2,4 モード)

アロケート/
リネーム

整数リネームバッファー (72) と
整数 RF
FP RS (20)メモリー RS (12)L1 TLB と
32KB
データキャッシュ

整数 RS (12) 整数 RS (12)

ALU0

ALU1

FP RS (20)浮動小数点演算リネームバッファーと RF
VPU
512b SIMD

512 ビット
FMA 演算2 個実行

VPU
512b SIMD
X87,SSE,etc© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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38

19

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インテル® Xeon® プロセッサーの論理レジスターファイル
汎用レジスター (32/64)

インテル® SSE (128)/インテル® AVX (256) レジスター

インテル® MMX® および浮動小数点レジスター (64)

EAX

RAX

MM0/ST0

XMM0

YMM0

EBX

RBX

MM1/ST1

XMM1

YMM1

ECX

RCX

MM2/ST2

XMM2

YMM2

EDX

RDX

MM3/ST3

XMM3

YMM3

EBP

RBP

MM4/ST4

XMM4

YMM4

ESI

RSI

MM5/ST5

XMM5

YMM5

EDI

RDI

MM6/ST6

XMM6

YMM6

ESP

RSP

MM7/ST7

XMM7

YMM7

R8

XMM8

YMM8

R9

XMM9

YMM9

XMM10

YMM10

R11

XMM11

YMM11

R12

XMM12

YMM12

R13

XMM13

YMM13

XMM14

YMM14

XMM15

YMM15

R10

R14

EFLAGS

プログラムカウンター (32/64)

R15

RIP

インテル® Atom™ プロセッサー: 一部は 32bit のみ、一部インテル® SSE3 まで、SLM はインテル® SSE 4.2,
インテル® Xeon® プロセッサー: 32/64 bit、SNB/IVB はインテル® AVX、HSW はインテル® AVX2
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論理レジスターファイルの拡張
汎用レジスター (32/64)

インテル® MMX® および浮動小数点レジスター (64)インテル® SSE (128)/インテル® AVX (256)/インテル® AVX (512) レジスター

EAX

RAX

MM0/ST0

XMM0

ZMM0

EBX

RBX

MM1/ST1

XMM1

ZMM1

ECX

RCX

MM2/ST2

XMM2

ZMM2

EDX

RDX

MM3/ST3

XMM3

ZMM3

EBP

RBP

MM4/ST4

XMM4

ZMM4

ESI

RSI

MM5/ST5

XMM5

ZMM5

EDI

RDI

MM6/ST6

XMM6

ZMM6

ESP

RSP

MM7/ST7

XMM7

ZMM7

MASKレジスター
(64)
K0
K1
K2
K3

R8

K4

XMM8

ZMM8

R9

K5

XMM9

ZMM9

K6

XMM10

ZMM10

K7

XMM11

ZMM11

R12

XMM12

ZMM12

R13

XMM13

ZMM13

XMM14

ZMM14

XMM15

ZMM15

R10

EFLAGS

R11

R14
R15

プログラムカウンター (32/64)
RIP© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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40

20

6/30/2016

論理レジスターファイルの拡張
汎用レジスター (32/64)

インテル® SSE (128)/インテル® AVX (256)/インテル® AVX (512) レジスター

インテル® MMX® および浮動小数点レジスター (64)

EAX

RAX

MM0/ST0EBX

RBX

MM1/ST1

ECX

RCX

MM2/ST2

EDX

RDX

MM3/ST3

EBP

RBP

MM4/ST4

ESI

RSI

MM5/ST5

EDI

RDI

MM6/ST6

ESP

RSP

MM7/ST7

MASKレジスター
(64)

XMM0

ZMM0

XMM1

ZMM1

XMM2

ZMM2

XMM3

ZMM3

XMM4

ZMM4

XMM5

ZMM5

XMM6

ZMM6

XMM7

ZMM7

K0
K1

XMM8
XMM9

K2

XMM10

K3

XMM11

R8

K4

R9

XMM12

K5
EFLAGS

R10
R11

XMM13

R14

ZMM9
ZMM10
ZMM11
ZMM12
ZMM13

K6

XMM14

ZMM14

K7

XMM15

ZMM15

ZMM16
ZMM17
ZMM18
ZMM19
ZMM20
ZMM21
ZMM22
ZMM23

ZMM24

R12
R13

ZMM8

ZMM25

プログラムカウンター (32/64)

ZMM26
ZMM27

R15

RIP

ZMM28
ZMM29
ZMM30

メモリー階層Node 1

コア
+
2 VPU

CHA

© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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コア
+
2 VPU

ZMM31

41

Node 0

共用キャッシュ1MB

外部 DDR4MCDRAM

メッシュ内の他コアのキャッシュと分散タグ・ディレクトリー© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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42

21

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共有メモリーの NUMA ノード$ numactl -H
available: 2 nodes (0-1)
node 0 cpus: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44…
212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231
232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251
252 253 254 255
node 0 size: 98200 MB
node 0 free: 92941 MB
node 1 cpus:
node 1 size: 16384 MB
node 1 free: 15897 MB
node distances:node
0
1
0: 10 31
1: 31 10© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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クラスタリング・モード
タイル、タグ・ディレクトリーとメモリーの位置に関連がない

1. All to All
MCDRAMMCDRAM(1) キャッシュミス発生(2) 分散タグ・ディレクトリー問い合わせ(3) メモリーを参照(4) キャッシュラインを入手

MCDRAMMCDRAM© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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4422

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クラスタリング・モード
2. クアドラント
MCDRAM

４ つの空間に分断され、タグ・ディレクトリーとメモリーは同じ空間内にある

MCDRAM(1) キャッシュミス発生(2) 分散タグ・ディレクトリー問い合わせ(3) メモリーを参照(4) キャッシュラインを入手

MCDRAMMCDRAM© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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Sub NUMA クラスター
3. SNC-4

4 ソケットのマシン (コア数は 4 分の 1) として見える

MCDRAMMCDRAMMCDRAMMCDRAM$ numactl -H
available: 8 nodes (0-7)
node 0 cpus: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 64 65....
node 0 size: 24452 MB
node 0 free: 22976 MB
node 1 cpus: 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 80 ...
node 1 size: 24576 MB
node 1 free: 23698 MB
node 2 cpus: 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 96 ...
node 2 size: 24576 MB
node 2 free: 23843 MB
node 3 cpus: 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 112 ...
…
node 4 cpus:
node 4 size: 4096 MB
node 4 free: 3982 MB
node 5 cpus:…
node 7 cpus:
node 7 size: 4096 MB
node 7 free: 3982 MB© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
Xeon、Xeon Inside、Intel Xeon Phi、Optane、3D XPoint、VTune は、アメリカ合衆国および / またはその他の国における Intel Corporation の商標です。 * その他の社名、製品名などは、一般に各社の表示、商標または登録商標です。

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姫野ベンチマークでの試行
姫野ベンチマークは、理化学研究所情報基盤センターのセンター長である
姫野龍太郎氏が非圧縮流体解析コードの性能評価のために考えたもので、ポアソン方程式解法をヤコビの反復法で解く場合に主要なループの処理速度を計るものです••••

非圧縮流体解析のポアソン方程式をヤコビの反復法で解く場合に使用する
主要なループの処理速度を測定 (19 点ステンシルコード)
単精度の MFLOPS を性能として比較する
C または Fortran77/90のソースコードで供給
クラスターシステム用に MPI が、またマルチプロセッサー用に OpenMP*のものを準備© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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姫野ベンチマーク(http://accc.riken.jp/supercom/himenobmt/download/mpi-vpp)
279 #pragma omp parallel
shared(a,p,b,c,bnd,wrk1,wrk2,nn,imax,jmax,kmax,omega,gosa)
private(i,j,k,s0,ss,gosa1,n)
280 {
281
for(n=0 ; n<nn ; n++){282 #pragma omp barrier
283 #pragma omp master
284
{
285
gosa = 0.0;
286
}
287
gosa1= 0.0;
288 #pragma omp for nowait
289
for(i=1 ; i<imax; i++)290
for(j=1 ; j<jmax ; j++)291
for(k=1 ; k<kmax ; k++){292
s0= MR(a,0,i,j,k)*MR(p,0,i+1,j, k)
293+ MR(a,1,i,j,k)*MR(p,0,i, j+1,k)294+ MR(a,2,i,j,k)*MR(p,0,i, j, k+1)
295
+ MR(b,0,i,j,k)296*( MR(p,0,i+1,j+1,k) - MR(p,0,i+1,j-1,k)298- MR(p,0,i-1,j+1,k) + MR(p,0,i-1,j-1,k) )299+ MR(b,1,i,j,k)
300*( MR(p,0,i,j+1,k+1) - MR(p,0,i,j-1,k+1)© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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6/30/2016

逐次プログラム版のコンパイル$ icc -g -O2 ../himenoBMTxpa.c -o hime.ser../himenoBMTxpa.c(279): 警告 #3180: 識別できない OpenMP プラグマです。
#pragma omp parallel
shared(a,p,b,c,bnd,wrk1,wrk2,nn,imax,jmax,kmax,omega,gosa)
private(i,j,k,s0,ss,gosa1,n)^../himenoBMTxpa.c(282): 警告 #3180: 識別できない OpenMP プラグマです。
#pragma omp barrier…
$ ./hime.ser Xl© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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逐次プログラム版の実行$ ./hime.ser Xl
Grid-size = Xlmimax = 512 mjmax = 512 mkmax = 1024
imax = 511 jmax = 511 kmax =1023
Start rehearsal measurement process.
Measure the performance in 3 times.
MFLOPS: 601.735307 time(s): 45.059454 6.103516e-05…
cpu : 44.971282 sec.
Loop executed for 3 times
Gosa : 6.103516e-05
MFLOPS measured : 602.915087
Score based on Pentium III 600MHz using Fortran 77: 7.278067© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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OpenMP* 版のコンパイルと実行$ icc -g -O3 -qopenmp -qopt-streaming-stores always -qopt-streamingcache-evict=0 ../himenoBMTxpa.c -o hime.par$ ./hime.par Xl
mimax = 512 mjmax = 512 mkmax = 1024
imax = 511 jmax = 511 kmax =1023
Start rehearsal measurement process.
Measure the performance in 3 times.
MFLOPS: 6028.912509 time(s): 4.497306 4.365373e-04…
cpu : 58.707601 sec.
Loop executed for 40 times
Gosa : 4.255282e-04
MFLOPS measured : 6157.945238
Score based on Pentium III 600MHz using Fortran 77: 74.335408© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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性能解析ツールの実行(インテル® VTune™ Amplifier XE とインテル® Advisor)$ amplxe-gui
もしくは$ amplxe-cl -collect hotspots -app-working-dir himeno/openmp-- himeno/openmp/hime.par Xl$ advixe-gui
もしくは$ advixe-cl -collect survey -no-support-multi-isa-binaries-interval=10 -data-limit=100 -resume-after=0 -project-dir
micperf/himeno -- micperf/himeno/openmp/hime.par Xl© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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ベクトル化のために pragma を追加
279 #pragma omp parallel shared(a,p,b,c,bnd,wrk1,wrk2,nn,imax,jmax,kmax,omega,gosa)
private(i,j,k,s0,ss,gosa1,n)
280 {
281
for(n=0 ; n<nn ; n++){282 #pragma omp barrier
283 #pragma omp master
284
{
285
gosa = 0.0;
286
}
287
gosa1= 0.0;
288 #pragma omp for nowait
289
for(i=1 ; i<imax; i++)290
for(j=1 ; j<jmax ; j++)291 #pragma omp simd reduction(+:gosa1)292
for(k=1 ; k<kmax ; k++){293s0= MR(a,0,i,j,k)*MR(p,0,i+1,j, k)
294+ MR(a,1,i,j,k)*MR(p,0,i, j+1,k)295+ MR(a,2,i,j,k)*MR(p,0,i, j, k+1)
296
+ MR(b,0,i,j,k)297*( MR(p,0,i+1,j+1,k) - MR(p,0,i+1,j-1,k)© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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インテル® AVX-512 版のコンパイルと実行$ icc -g -O2 -qopenmp -xMIC-AVX512 -qopt-streaming-stores always-qopt-streaming-cache-evict=0 himeno2.c -o hime2.avx$ ./hime2.avx Xl…
Wait for a while
cpu : 53.044081 sec.
Loop executed for 138 times
Gosa : 4.136810e-04
MFLOPS measured : 23513.231616
Score based on Pentium III 600MHz using Fortran 77: 283.839107© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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メモリー階層の確認$ numactl -H
available: 2 nodes (0-1)
node 0 cpus: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44…
212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228
229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245
246 247 248 249 250 251 252 253 254 255
node 0 size: 98200 MB
node 0 free: 92941 MB
node 1 cpus:
node 1 size: 16384 MB
node 1 free: 15897 MB
node distances:node
0
1
0: 10 31
1: 31 10© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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高速メモリーでの実行$ numactl -m 1 ./hime2.avx Xl…
mimax = 512 mjmax = 512 mkmax = 1024
imax = 511 jmax = 511 kmax =1023
Start rehearsal measurement process.
Measure the performance in 3 times.
…
cpu : 37.734588 sec.
Loop executed for 354 times
Gosa : 3.960919e-04
MFLOPS measured : 84787.887420
Score based on Pentium III 600MHz using Fortran 77: 1023.513851© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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Sub NUMA クラスター
3. SNC-4 4 ソケットのマシン (コア数は 4 分の 1) として見える
MCDRAMMCDRAMMCDRAMMCDRAM$ numactl -H
available: 8 nodes (0-7)
node 0 cpus: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 64 65....
node 0 size: 24452 MB
node 0 free: 22976 MB
node 1 cpus: 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 80 ...
node 1 size: 24576 MB
node 1 free: 23698 MB
node 2 cpus: 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 96 ...
node 2 size: 24576 MB
node 2 free: 23843 MB
node 3 cpus: 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 112 ...
…
node 4 cpus:
node 4 size: 4096 MB
node 4 free: 3982 MB
node 5 cpus:…
node 7 cpus:
node 7 size: 4096 MB
node 7 free: 3982 MB© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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MPI 版の姫野プログラムをハイブリッドに
370
integer,intent(in) :: nn371
real(4),intent(inout) :: gosa
372
integer :: i,j,k,loop,ierr373
real(4) :: s0,ss,wgosa
374 !
375
do loop=1,nn
376
gosa=0.0377
wgosa=0.0
378 !$OMP PARALLEL DO SHARED (kmax,jmax,imax,nn,a,p,b,c,bnd,wrk1,wrk2) &379 !$OMP PRIVATE (k,i,j,s0,ss) REDUCTION (+:wgosa)380
do k=2,kmax-1
381
do j=2,jmax-1
382
do i=2,imax-1
383
s0=a(I,J,K,1)*p(I+1,J,K) &384+a(I,J,K,2)*p(I,J+1,K) &385+a(I,J,K,3)*p(I,J,K+1) &386+b(I,J,K,1)*(p(I+1,J+1,K)-p(I+1,J-1,K) &387-p(I-1,J+1,K)+p(I-1,J-1,K)) &388+b(I,J,K,2)*(p(I,J+1,K+1)-p(I,J-1,K+1) &389-p(I,J+1,K-1)+p(I,J-1,K-1)) &© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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ハイブリッド版のコンパイルと実行$ mpiifort -g -O2 -qopenmp -xMIC-AVX512 -qopt-streaming-stores
always -qopt-streaming-cache-evict=0 himeno4.f90 -o hime4.avx$ mpiexec.hydra -n 32 numactl -m 4,5,6,7 ./hime4.avx…
The loop will be excuted in
449 times.
This will take about one minute.
Wait for a while.
Loop executed for
449 times
Gosa : 3.9046595E-04
MFLOPS:112741.823597780
time(s):35.9941120147705
Score based on Pentium III 600MHz :1360.959© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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59

高速メモリーをプログラムから使用する方法 (F90)
module presimplicit nonereal(4),dimension(:,:,:),allocatable :: p
!DEC$ ATTRIBUTES FASTMEM :: p
end module pres!
module mtrx
implicit nonereal(4),dimension(:,:,:,:),allocatable :: a,b,c!DEC$ ATTRIBUTES FASTMEM :: a,b,c
end module mtrx!

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6030

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高速メモリーをプログラムから使用する方法 (C)…
#include <hbwmalloc.h>…
Mat->m= NULL;
Mat->m= (float*)
hbw_malloc(mnums * mrows * mcols * mdeps * sizeof(float));return(Mat->m != NULL) ? 1:0;}
void
clearMat(Matrix* Mat){if(Mat->m)
hbw_free(Mat->m);
Mat->m= NULL;
Mat->mnums= 0;© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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KNL✝ プログラミングのまとめ
項目

利用するツールなど

考察

1. スレッド化

OpenMP*

OpenMP* を使用してコア数× ４ のスレッドを活用

2. ベクトル化

SIMD pragma

インテル® AVX-512 により 512b の VPU を活用

3. ブロック化(MPIによる分割)

4. キャッシュクラスターモード

FLAT かキャッシュか? AllToAll, Quadrant, SNC4?

5. ファブリック

MPI

インテル® OPA などの高速ファブリックを利用

6. データ レイアウト

メモリー階層Numactl や FASTMEM, HBMMALLOC を利用© 2016 Intel Corporation. 無断での引用、転載を禁じます。Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel. Experience What‘s Inside、Intel. Experience What’s Inside ロゴ、Intel Inside、Intel Inside ロゴ、
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✝開発コード名

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OPTIMIZATION NOTICE

Optimization NoticeIntel’s compilers may or may not optimize to the same degree for non-Intel microprocessors for
optimizations that are not unique to Intel microprocessors. These optimizations include SSE2, SSE3, and
SSSE3 instruction sets and other optimizations. Intel does not guarantee the availability, functionality, or
effectiveness of any optimization on microprocessors not manufactured by Intel. Microprocessor-dependent
optimizations in this product are intended for use with Intel microprocessors. Certain optimizations not
specific to Intel microarchitecture are reserved for Intel microprocessors. Please refer to the applicableproduct User and Reference Guides for more information regarding the specific instruction sets covered bythis notice.
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