我們已經(jīng)知道，Nehalem-EX（至強(qiáng)7500以及6500系列）處理器屬于Nehalem家族中最遲出生的系列，和其他家族兄弟都不太一樣，Nehalem-EX的架構(gòu)在Nehalem的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，以適應(yīng)多路、多核心的環(huán)境，這個改動出現(xiàn)在Uncore（核外）架構(gòu)上。

架構(gòu)大不同

 
官方送來的四路Nehalem-EX評測樣機(jī)，內(nèi)部被處理器和內(nèi)存卡占據(jù)了大部分空間

X7560處理器，工程樣品，因此看不到處理器的參數(shù)

 
Nehalem-EX的架構(gòu)與其家族的兄弟不太一樣

連接Nehalem-EX多個L3區(qū)塊以及外部IO的環(huán)形總線提供了一個更快的L3存取架構(gòu)，并提供了更大的同步性，它的表現(xiàn)如何呢？在下面的SPEC CPU 2006測試中我們可以一窺端倪。

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SPEC CPU 2006簡介

SPEC CPU測試是我們沿用了多年的一個大型CPU性能測試項(xiàng)目。SPEC是標(biāo)準(zhǔn)性能評估公司（Standard Performance Evaluation Corporation）的簡稱。SPEC是由計算機(jī)廠商、系統(tǒng)集成商、大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)、咨詢等多家公司組成的非營利性組織，這個組織的目標(biāo)是建立、維護(hù)一套用于評估計算機(jī)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。除了SPEC CPU之外，我們也使用SPECviewperf等產(chǎn)品來測試工作站/圖形卡等領(lǐng)域的性能。

SPEC CPU 2006是SPEC組織推出的CPU子系統(tǒng)評估軟件***版，在早些年，我們使用的是其上一個版本SPEC CPU 2000。和SPEC CPU 2000一樣，SPEC CPU 2006包括了CINT2006和CFP2006兩個子項(xiàng)目，前者用于測量和對比整數(shù)性能，而后者則用于測量和對比浮點(diǎn)性能，SPEC CPU 2006中對SPEC CPU 2000中的一些測試進(jìn)行了升級，并拋棄/加入了一些測試，因此兩個版本測試得分并沒有可比較性。

SPEC CPU測試中，測試系統(tǒng)的處理器、內(nèi)存子系統(tǒng)和使用到的編譯器（SPEC CPU提供的是源代碼，并且允許測試用戶進(jìn)行一定的編譯優(yōu)化）都會影響最終的測試性能，而I/O（磁盤）、網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)和圖形子系統(tǒng)對于SPEC CPU2006的影響非常的小。

An ounce of honest data is worth a pound of marketing hype（一盎司誠實(shí)的數(shù)據(jù)值得一磅的市場宣傳）是SPEC組織成立的座右銘，為了保持?jǐn)?shù)據(jù)的公平、可信度以及有效，SPEC CPU測試使用了現(xiàn)實(shí)世界的應(yīng)用程序，而不是用循環(huán)的算術(shù)操作來進(jìn)行基準(zhǔn)測試。SPEC CPU 2006包括了12項(xiàng)整數(shù)運(yùn)算和17項(xiàng)浮點(diǎn)運(yùn)算，除此之外，還有兩個隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生測試程序998.sperand（整數(shù)）和999.specrand（浮點(diǎn)），它們雖然也包含在套件中并得到運(yùn)行，但是它們并不進(jìn)行計時以獲得得分。這兩個測試主要是用來驗(yàn)證一些其他組件中會用到的PRNG隨機(jī)數(shù)生成功能的正確性。各個測試組件基本上由C和Fortran語言編寫，有7個測試項(xiàng)目使用了C++語言，而Fortran語言均用來編寫浮點(diǎn)部分。

 可以看出，SPEC CPU 2006的測試項(xiàng)目都有著其原來的應(yīng)用程序版本，整個SPEC CPU 2006測試就包括了多種實(shí)際的應(yīng)用程序的運(yùn)行性能測試。當(dāng)然，SPEC CPU是一個測試CPU子系統(tǒng)的程序，因此一些需要讀寫磁盤的操作部分都已經(jīng)被修改，使得外部存儲子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對測試結(jié)果不造成影響，當(dāng)然，對內(nèi)存是非常有需求的。在4路32核心64線程的Nehalem-EX測試樣機(jī)上，需要128GB的內(nèi)存。樣機(jī)配置了256GB內(nèi)存，因此這個不是問題。

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測試環(huán)境與測試平臺

SPEC CPU 2006是一個單機(jī)測試，因此不需要網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

測試使用的是同一編譯好的可執(zhí)行文件，編譯環(huán)境為Visual Studio 2008、Intel Compiler 11.0.034，SPEC CPU 2006版本為1.1。 

 
Nehalem-EX X7560

 
使用的256GB內(nèi)存，分成了8個內(nèi)存子卡

 
Dunnington X7460

Nehalem-EP X5570

Westmere-EP X5670

Westmere-EP X5680

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單實(shí)例測試

一套完整的測試***會給出8個數(shù)字：整數(shù)/浮點(diǎn) x 單實(shí)例/多實(shí)例 x 常規(guī)/峰值。個單實(shí)例測試每個測試項(xiàng)目同時只運(yùn)行一個實(shí)例，這個實(shí)例是一個單線程的進(jìn)程，它可以比較出在單線程/單核心狀態(tài)下的CPU性能差別。

SPEC CPU 2006整數(shù)運(yùn)算主要包含編譯、壓縮、人工智能、視頻壓縮轉(zhuǎn)換、XML處理等，此外，各種日常操作也主要是基于整數(shù)操作。SPEC CPU 2006的整數(shù)運(yùn)算包含了400.perlbench PERL編程語言、401.bzip2 壓縮、403.gcc C編譯器、429.mcf 組合優(yōu)化、445.gobmk 人工智能：圍棋、456.hmmer 基因序列搜索、458.sjeng 人工智能：國際象棋、462.libquantum 物理：量子計算、464.h264ref 視頻壓縮、471.omnetpp 離散事件仿真、473.astar 尋路算法、483.xalancbmk XML處理共12項(xiàng)。

SPEC CPU 2006整數(shù)性能

SPEC CPU 2006的浮點(diǎn)運(yùn)算測試包括的全部都是科學(xué)運(yùn)算，科學(xué)運(yùn)算需要用到大量的高精度浮點(diǎn)數(shù)據(jù)，如410.bwaves 流體力學(xué)、416.gamess 量子化學(xué)、433.milc 量子力學(xué)、434.zeusmp 物理：計算流體力學(xué)、435.gromacs 生物化學(xué)/分子力學(xué)、436.cactusADM 物理：廣義相對論、437.leslie3d 流體力學(xué)、444.namd 生物/分子、447.dealII 有限元分析、450.soplex 線形編程、優(yōu)化、453.povray 影像光線追蹤、454.calculix 結(jié)構(gòu)力學(xué)、459.GemsFDTD 計算電磁學(xué)、465.tonto 量子化學(xué)、470.lbm 流體力學(xué)、481.wrf 天氣預(yù)報、482.sphinx3 語音識別共17項(xiàng)測試。  

 
SPEC CPU 2006浮點(diǎn)性能

很遺憾我們沒有測試Dunnington的base成績?？梢园l(fā)現(xiàn)，在單核心性能上，Nehalem-EX并沒有展現(xiàn)出對二路專用處理器的優(yōu)勢，其中處理器的主頻占了一個較大的因素，Nehalem-EX Xeon X7560的基本主頻只有2.27GHz，這是一個新產(chǎn)品的初代為了穩(wěn)定性而做出的折衷，到下一代的Westmere-EX主頻將會更高。順便提一下，Nehalem-EX有頻率更高的型號，不過核心數(shù)量要降低到6個。

在測試當(dāng)中有兩個奇異項(xiàng)目：462.libquantum（量子計算）和436.cactusADM（廣義相對論），這些項(xiàng)目都是內(nèi)存延遲/帶寬敏感類型，而不是計算密集類型，因此具有獨(dú)特L3架構(gòu)的Nehalem-EX表現(xiàn)良好。有兩個因素降低了Nehalem-EX具備多個內(nèi)存通道帶來的高帶寬優(yōu)勢：延遲和較低的內(nèi)存頻率。

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多實(shí)例模式測試

多實(shí)例模式測試的是整個系統(tǒng)的計算吞吐量，它同時運(yùn)行了和CPU數(shù)量對應(yīng)的測試進(jìn)程，它可以展示系統(tǒng)不最求單個任務(wù)的速度而是追求進(jìn)行大量任務(wù)處理時的速度。

SPEC CPU 2006整數(shù)運(yùn)算主要包含編譯、壓縮、人工智能、視頻壓縮轉(zhuǎn)換、XML處理等，此外，各種日常操作也主要是基于整數(shù)操作。SPEC CPU 2006的整數(shù)運(yùn)算包含了400.perlbench PERL編程語言、401.bzip2 壓縮、403.gcc C編譯器、429.mcf 組合優(yōu)化、445.gobmk 人工智能：圍棋、456.hmmer 基因序列搜索、458.sjeng 人工智能：國際象棋、462.libquantum 物理：量子計算、464.h264ref 視頻壓縮、471.omnetpp 離散事件仿真、473.astar 尋路算法、483.xalancbmk XML處理共12項(xiàng)。 

 
SPEC CPU 2006整數(shù)性能

SPEC CPU 2006的浮點(diǎn)運(yùn)算測試包括的全部都是科學(xué)運(yùn)算，科學(xué)運(yùn)算需要用到大量的高精度浮點(diǎn)數(shù)據(jù)，如410.bwaves 流體力學(xué)、416.gamess 量子化學(xué)、433.milc 量子力學(xué)、434.zeusmp 物理：計算流體力學(xué)、435.gromacs 生物化學(xué)/分子力學(xué)、436.cactusADM 物理：廣義相對論、437.leslie3d 流體力學(xué)、444.namd 生物/分子、447.dealII 有限元分析、450.soplex 線形編程、優(yōu)化、453.povray 影像光線追蹤、454.calculix 結(jié)構(gòu)力學(xué)、459.GemsFDTD 計算電磁學(xué)、465.tonto 量子化學(xué)、470.lbm 流體力學(xué)、481.wrf 天氣預(yù)報、482.sphinx3 語音識別共17項(xiàng)測試。  

 
SPEC CPU 2006浮點(diǎn)性能

可以看到，整數(shù)性能上，四路Nehalem-EX提供了雙路系統(tǒng)難以到達(dá)的吞吐量，比頻率高出近一半的Westmere-EP要高83.2%，比起上一代的四路來更是提升了241.9%，也就是接近三倍半的性能比。浮點(diǎn)性能上則分別是高90.5%和241.1%。在多路系統(tǒng)上，Nehalem-EX確實(shí)是一個非常特出的產(chǎn)品。

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評測中心觀點(diǎn)

Nehalem-EX對比上一代的多路處理器Dunnington重演了Nehalem-EP對上一代二路Penryn的性能進(jìn)步，甚至幅度還要更高些，因?yàn)镼PI快速并行互聯(lián)和IMC集成內(nèi)存控制器的直連架構(gòu)在處理器數(shù)量越多的情況下越能發(fā)揮力量。 

 
45nm八核心：Nehalem-EX晶圓圖

多實(shí)例測試展現(xiàn)了整個系統(tǒng)的處理速度，結(jié)果是比上一代Dunnington X7460提高了241%，對比頻率要高出接近一半的***端雙路Westmere-EP X5680要提高83.2%（整數(shù)）、90.5%（浮點(diǎn)），大致上，用頻率乘以線程數(shù)量作為粗略的理論性能的話，可以發(fā)現(xiàn)實(shí)際性能提升的幅度要比理論計算性能要高一些，考慮到系統(tǒng)處理器數(shù)量增多而效率會緩慢越低的事實(shí)因素，Nehalem-EX架構(gòu)上的改進(jìn)確實(shí)效果不錯。

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