Тактовая частота в зависимости от количества ядер для параллельного компьютерного моделирования [дубликат]

На этот вопрос уже есть ответ здесь:

Является ли более высокое число ядер или более высокая тактовая частота более полезными для производительности компьютера? [закрыто] 5 ответов

Мой вопрос похож на некоторые вопросы «скорость против ядер», которые уже задавались на этом сайте. Однако меня интересуют некоторые очень специфические и технические моменты. Поэтому я надеюсь, что мой вопрос будет иметь право на «ответ», а не исключительно на основе мнения.

На моем рабочем месте мы часто подходим к определенным статистическим проблемам, используя компьютерное моделирование. Программное обеспечение, которое мы используем, в основном предназначено для одноядерных процессоров, но мы запускаем его параллельно, используя несколько экземпляров этих программ. Моделирование требует значительных вычислительных ресурсов, и одна итерация может занять до одного часа.

Чтобы повысить скорость этих вычислений, меня попросили предложить несколько моделей, которые лучше всего подойдут. Однако я не уверен, что в этом случае вычисления выиграют от более высокой тактовой частоты, чем от более распараллеленных процессов.

Компьютеры, которые мы используем в настоящее время, представляют собой решения серверного масштаба, которые содержат несколько процессоров с относительно высокой скоростью (16 физических ядер, 2,9 ГГц каждое и без графического процессора). Таким образом, решение сводится к двум вариантам:

инвестирование в аналогичные машины с чуть более высокой тактовой частотой (например, 3,2 ГГц) и таким же количеством ядер (скажем, 16) или, альтернативно ...
снижение тактовой частоты (например, 2,6 ГГц) и переход на большее количество ядер (скажем, 20 или 24).

Я не уверен, что увеличение тактовой частоты окупится даже в приложениях, требующих большого объема вычислений, поскольку я предполагаю, что производительность не увеличивается линейно с тактовой частотой. Строго говоря, я мог бы просто подойти к проблеме следующим образом:

3,2 ГГц * 16 ядер = 51,2 ГГц или, альтернативно ...
2,5 ГГц * 24 ядра = 60,0 ГГц

Тем не менее, я уверен, что этот расчет ошибочен во многих отношениях. Но каким именно образом? В данном частном случае деньги на самом деле не проблема, и, к сожалению, необходимо исключать вычисления с использованием графических процессоров.

Машины будут работать под управлением Windows Server 2012 R2 и будут использоваться исключительно для такого рода расчетов. Все задействованные программы оптимизированы для работы с 64-битной версией, но иногда могут использоваться и 32-битные программы. Память и жесткий диск не должны быть огромным фактором для рассмотрения.

Ура!

— SimonG
источник

Как в обмане: это зависит от процессов и от того, как они используют систему. Так что (IMO) нет ни единого ответа, ни простого вычисления, которое вы можете сделать, чтобы определить, что лучше. Оцените и профилируйте свой код на нескольких платформах / конфигурациях, а затем купите любую настройку, на которой он работает лучше всего. Если у вас нет времени, чтобы выполнить профилирование, тогда настройте большинство ядер, используя самую быструю скорость, какую вы можете себе позволить.

— Ƭᴇcʜιᴇ007

Если в программном обеспечении используется только одно ядро, то вы хотите, чтобы это одно ядро было максимально быстрым, чтобы конкретный экземпляр программного обеспечения выполнял свою задачу как можно быстрее. Почему вы умножаете количество ядер и тактовую частоту. Это не работает так. Вы действительно правы. Увеличение производительности не будет линейным, но вы сможете определить следующее узкое место. Лично я бы просто использовал вычислительное программное обеспечение, которое НЕ было однопоточным.

— Ramhound

@Ramhound: Я понимаю, что это не работает так, но мне интересно, как это работает, то есть какие альтернативные факторы я должен принимать во внимание. Действительно, программы одноядерные, но мы все равно запускаем их параллельно. Это делается с помощью «основного» процесса, который запускает несколько «рабочих» экземпляров одной и той же программы. Когда вычисления так же интенсивно загружают процессор, как указано выше, производительность фактически умножается на количество ядер на данном компьютере. Однако это не позволяет сделать вывод о том, что приносит больший выигрыш в сценарии, описанном выше: тактовая частота или физические ядра.

— SimonG

Не хватает информации, чтобы сделать вывод, что будет лучше. Если у вас есть 5 задач, и каждая задача занимает 1 час на одноядерном процессоре, работающем с частотой 3 ГГц, то вы можете выполнить 5 задач за один час, если этот процессор имеет 5 ядер, работающих на частоте 3 ГГц. Если вы хотите наилучшую производительность, то увеличьте количество ядер и частоту, чтобы производительность была линейной.

— Ramhound

@SimonG, все ответы в этой теме (и связанных темах) в основном некорректны. Вам нужно купить компьютеры с самым большим кэшем на чипе доступны, см superuser.com/questions/543702/...

— Ale..chenski

Расчеты не точные. Они с математической точки зрения, но в вычислениях вам действительно нужно умножить на 0,9 до 0,75, чтобы получить реальную «мощность». Чем больше ядер / процессоров, тем меньше число. Это происходит из-за мощности компьютера, вам нужно распараллеливать задачи и их, чтобы получить конечный результат из разных потоков.

— Ромео Нинов
источник

Это замечание уже помогает моей цели. Тем не менее, я думаю, что в данном сценарии усилия, необходимые для распараллеливания процесса, довольно малы, поскольку вычисления занимают довольно много времени, так что обмен данными между основным и рабочим процессами происходит не слишком часто.

— SimonG