[发明专利]一种测试Intel多核CPU加速比的方法

权利要求书

1、一种测试Intel多核CPU性能加速比的方法，其特征在于基于多核CPU同时进行多任务处理和多任务计算方面的优势，通过选用多线程、CPU高密集型应用软件，使CPU的多核一直处于饱和的运行状态，真实测试CPU各个核运算性能能力，获得一组准确可靠的加速比数据。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于该测试方案的具体实施包括并行环境的配置、intel编译器的安装，intel MKL库的安装，intel mpi并行软件的安装，pwscf软件的安装运行测试这五大部分组成，下面就每一部分的具体步骤如下：

1)、并行环境的配置

1.1)、配置rsh，开启用户对所有节点的rsh权限，具体如下：

a)、编辑/etc/hosts，加入所有(包括本机的)节点的ip地址和对应的计算机名；

b)、编辑/root/.rhosts和/etc/hosts.equiv，加入所有节点的计算机名；

c)、开启rsh服务：setup→system services→[*]rsh[*]rlogin[*]rexec；

d)、编辑/etc/securetty，加入rsh，rexec，rlogin；

e)、重起服务service xinetd restart；

上述步骤要重复在各节点配置；

1.2)、配置ssh，实现所有节点之间的无密码互访，具体配置步骤如下：

a)、在每个节点上以root登录，然后运行ssh-keygen-t dsa

b)、在每个节点上将生成的/root/.ssh/id_dsa和/root/.ssh/id_dsa.pub都导入到同一个文件authorized_keys2中；

c)、将生成的包含所有节点信息的authorized_keys2文件拷贝到其他所有节点上；

d)、测试ssh配置是否成功；

1.3)、进行NFS的配置，开启nfs和portmap服务，建立共享文件目录，具体配置如下：

a)、在管理端建立文件/etc/exports，并且设置共享目录属性；

b)、在管理端激活nfs和portmap服务；

c)、在被管理端建立需要挂载的目录，并进行本地挂载；

1.4)、进行NIS配置，建立域名解析服务，具体实施如下：

a)、在管理端开启服务yppasswd和ypserv；

b)、在管理端配置NIS域名；

c)、在被管理端开启服务ypbind；

d)、在被管理端修改/etc/passwd在末尾加入+；

到此并行环境配置完成，如果是在单机下进行intel CPU的多核测试，可以直接跳过并行环境配置这一步；

2)、Intel编译器

我们选用intel编译器主要是一方面是由于PWSCF软件才后期安装时，需要进行调用Intel编译器进行编译，另一个方面也是由于可以使用Intel编译器对Intel的CPU进行不同程度的优化，以获取更高的性能；

a)、Intel C++编译器的安装

解压intel C++编译器压缩包，运行./install.sh文件，按照默认方式进行安装，

默认安装路径是/opt/intel/cc/.

b)、Intel Fortran编译器的安装

解压intel Fortran编译器压缩包，运行./install.sh，按照默认方式进行安装，

默认安装路径是/opt/intel/fc/.

3)Intel MKL数学核心库安装

PWSCF软件中含有大量的数学运算，Intel MKL库针对数学运算进行了大量的优化，

这样可以保证PWSCF软件高效运行；

具体安装步骤如下：

解压Intel MKL库压缩包，运行./install.sh按照默认的安装方式进行安装，默认的安装路径是/opt/intel/mkl.

注意要保证集群上的所有节点的安装目录都相同，这样才保证应用软件运行时出现不必要的错误；

4)、Intel MPI软件

在安装Intel MPI软件时，首先要创建machines.LINUX文件，在该文件中加入所有节点，这样在安装时可以避免每个节点进行安装。在MPI安装完成后，需要进行MPI的测试，启动MPD，配置mpd.host文件，确保MPI运行成功；

5)基准测试软件pwscf

安装PWscf软件时，可以根据测试系统的CPU信息，设置Intel C++和Fortran编译器的优化参数，进行优化编译。编译成功后，进行安装，安装成功后会出现一个PW.x(电子和离子优化)的执行档，我们通过运行PW.x来计算不同的元素来测试CPU的加速比。具体的安装步骤如下：

a)、运行下列命令

/configure  ARCH＝ia32  MPIF90＝mpiifort LIBDIRS＝”/opt/intel/mkl/9.1.023/lib/32/usr/lib/math”注意不同的版本可能命令参数不太一样；

b)、设置环境intel编译器，mkl库，mpi环境变量；

c)、编译

使用命令make all；

d)、编译成功进行测试；

6)测试

在测试时，利用MPI的工作原理来控制参与运算的CPU核数，从而得到不同的核数计算相同的元素所需要的CPU时间，进而计算出CPU的加速比。加速比定义为串行算法在单CPU上的运行时间与并行算法在多CPU上的运行时间之比，加速比可以告诉我们性能是否与核心数目的增长同步；

测试时，先要启动mpdboot，如果是集群时需要把所有节点全部启动，mpdboot启动成功后，再运行mpiexe进行测试；

例如：a)启动单个节点

Mpdboot-n1

其中n表示启动的节点数

b)、运行1个核心

mpiexec-n 1 bin/pw.x<mgal2o4-cf.scf.in

其中n表示参与运算的核数pw.x为可执行档，mgal2o4-cf.scf.in包含有相应的配置信息和待计算的元素；

c)、运行2个核心

mpiexec-n 2 bin/pw.x<mgal2o4-cf.scf.in

d)、运行4个核心

mpiexec-n 4 bin/pw.x<mgal2o4-cf.scf.in

测试完成，进行数据的收集；

7)测试数据的收集

数据的收集分为两类：

a)、系统性能数据

系统性能数据主要收集CPU和内存的信息，使用TOP或者VMSTAT命令；

b)、CPU运行数据

CPU运行数据主要是收集cpu time和wall time这两项数据；

8)测试数据的整理

测试数据的整理主要是将数据进行标准化，以便于用户分析。我们主要是借助于excel进行分析。由于测试的次数比较多，收集的数据量比较大，容易造成混淆，可以采用便于记忆的命名规范进行，譬如以参与运算的核数进行命名等。根据系统性能数据的分析，我们可以判定CPU在当前基准下是否运行处于饱和状态。根据cpu time和wall time数据我们计算CPU的加速比。整理后的测试数据应该包括如下内容：硬件信息(CPU，内存，硬盘)，软件信息(应用软件，操作系统)，负载量，编译信息，CPU Time，加速比等。