技術情報

NVIDIA社GPUの2012年目玉製品であるKeplerアーキテクチャのTesla GPU製品が注目されています。流通間近のTesla K20も見据えて、Tesla K10の性能を分子動力学アプリケーションAmberで明らかにします。弊社では、Tesla K10でAmber12 Benchmark Suiteを実行し、インテル社CPU E5-2600シリーズと計算速度を比較しました。結果、E5-2600シリーズの16プロセス並列よりもTesla K10の1GPUが十分に速いと示されました。また、2GPU並列では性能の律速が見られました。

評価環境

次の環境でベンチマークを実行しました。

評価環境	仕様	製品
製品	HPC5000-XSGPU4R2S-KPL
ノード数	1
フォームファクター	ラックマウントタイプ (2U)
プロセッサー	インテル Xeon プロセッサー E5-2680 @ 2.70GHz　x2CPUs
メモリ	128GB DDR3
GPU	NVIDIA Tesla K10（2GPU搭載）
コンパイラー	インテル Composer XE 2011 SP1
MPI	MPICH2 1.4.1p1
CUDA	4.2
OS	CentOS 6.2 x86_64
Amber	12 patch 9
AmberTools	12 patch 24
インプット	AMBER 12 Benchmark Suite http://ambermd.org/gpus/benchmarks.htm

Implicit Solvent（GB）のベンチマーク結果

TRPCageとNucleosomeについて、Elapsed timeをグラフで示します。なお、浮動小数点数のPrecision ModelにはSPFPをGPUに、Double PrecisionをCPUに、それぞれ適用しました。比較参照用に、NVIDIA Tesla C1060（CPUはインテルE5540）での同バージョンのAmber12の測定値も付記しています。

• TRPCage = 304原子
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• Nucleosome = 25,095原子
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Explicit Solvent（PME）のベンチマーク結果

JAC(DHFR) NVEとCellulose NPTについて、Elapsed timeをグラフで示します。浮動小数点数のPrecision ModelはGBと同様です。

• JAC(DHFR) NVE = 23,558原子
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• Cellulose NPT = 408,609原子
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考察

Tesla K10の1GPUでE5-2680 x2CPUを超える計算速度が得られました。また、2GPUを使用したところ、計算速度が律速し、TRPCageでは逆に性能劣化しました。全般的に、2GPUを一つのAmber計算に並列使用するのではなく、1GPUずつ別のAmber計算を割り当てて使う方が、システム全体のスループットが高い傾向にあります。

今後の展開

高い計算性能が学会報告されているTesla K20が、2013年、ついに市場流通し始めます。弊社はTesla K20をHPC向け次世代GPGPU計算基盤として注目し、引き続きAmberや他のGPGPUプログラムにおいても性能を明らかにしていきます。

弊社では、更新の多いAmberの最新パッチに追随し、最新ハードウェアにて動作検証とチューニングを行っています。弊社の計算機をお買い上げいただきますと、高速、かつ、計算精度を保持したAmber計算環境を、すぐにお使いいただける状態でお届けいたします。一秒でも多く大切なご研究・ご業務にご注力いただけますように、Amber計算環境のセットアップは弊社にお任せください。

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