Мега-компютри: DELL Precision T5500 с 24 логически процесора

Казвали ли сте си някога: "Ще го изхвърля този боклук и ще си взема истински компютър"? Имали ли сте нужда от максимално производителен и стабилен компютър за наистина тежки приложения? Тогава този материал е за вас.
Ще представим един истински мега-компютър с невероятна изчислителна мощ и възможно най-висока надеждност.
Какво е необходимо за сериозни натоварвания, стабилност в продължение на месеци експлоатация без рестарт и оптимална работа с тежки професионални приложения?
Компютрите, проектирани за такава работа се означават като Workstation и се явяват авангарда на компютърната техника.
Отличителни особености на професионалните компютри спрямо тези от потребителски, бизнес или дори екстремален гейм-клас са:

• Aналогична платформа на тази при сървърите, проектирана с компоненти, които осигуряват стабилна работа с максимална производителност за много дълъг период от време; 
• Памет с корекция на грешките, която играе основна роля за стабилната работа. Натрупването на грешки в стандартната памет определя огромната разлика в надеждността и производителността на потребителския клас компютри спрямо професионалният; 
• Workstation, освен с по-добра памет работят и с повече от два канала към паметта (3 или дори 4) и то на един процесор, което им осигурява по-бърза и по-надеждна работа спрямо стандартен компютър с един или два канала на паметта; 
• Максималният обем на оперативната памет на работна станция е много по-голям (64-256GB) от този в стандартен компютър като за това са налични и поне 6 слота (в повечето случаи 9-12); 
• Повечето от компютрите от клас Workstation могат да работят с два многоядрени процесора, нещо нечувано в потребителският клас техника; 
• Синоним на работна станция е графична станция, защото тези мега-компютри се ползват основно за професионални графични приложения като 3ds Max, SolidWorks, Maya, Catia, Autocad и др. Workstation се комплектуват с професионални видеокарти NVidia Quadro или AMD FirePro, които при работа с професионален софтуер са десетки пъти по-производителни спрямо NVidia GeForce или AMD Radeon; 
• Налични са два PCI-E слота за мощни видеокарти като те заедно могат да работят в SLI или CrossFire конфигурация в режим 16x за всеки слот, за разлика от потребителските системи с два графични слота, които осигуряват едва 8x на слот при две видеокарти. Повече от един графичен слот в потребителска конфигурация всъщност е екзотика, която е присъща на Game-конфигурациите; 
• Захранванията при Workstation са много по-мощни и надеждни спрямо потребителският клас. Не са рядкост захранвания с реална мощност над 1kWatt. Стабилното и достатъчно мощно захранване има много важна роля в надеждната работа на цялата система, затова маниаците на екстремалният хардуер отделят много средства за качествен захранващ блок. Въпреки, че има много скъпи и ефектно изглеждащи потребителски захранващи блокове, те трудно биха могли да мерят сили с професионалните изпълнения. Не трябва да се забравя, че в Workstation се ползва специално проектиран захранващ блок, който има възможно най-добра електрическа съвместимост с всички останали компоненти; 
• Една от най-важните предпоставки за стабилна работа е добре проектираната вентилационна система. В това отношение Workstation са истински шедьоври спрямо стандартен компютър, защото са проектирани като цялостна система с точно организирани въздушни потоци. Вентилационната система в професионалните компютри се управлява от напреднала автоматика, която регулира охлаждането на процесорите, паметите, твърдите дискове, въздушният поток към видеокартата, захранващият блок;
• Работните станции са проектирани като единна система, където всеки компонент е неделима част от оптималната работа на цялата конфигурация. При асемблираните, а дори и при повечето маркови компютри липсва такава синхронизация, защото се използват универсални компоненти от различни производители и под-изпълнители.

Цялата тази съвкупност от безспорни предимства на Workstation спрямо всеки друг клас компютри ги определя като техника без алтернатива за професионална или сериозна потребителска работа. Техниката от такъв клас поради своята огромна цена е недостъпна за физическите потребители извън работните места в големите корпорации за проектиране и научни изследвания.
Представеният в тази публикация модел с два 6-ядрени процесора с общо 24-ри логически потока до края на 2012г. имаше цена над 15 хил. долара.

Тази огромна сума е прекалено висока инвестиция даже и за голяма фирма, особено в държава като България. Често в проектантските фирми (архитектура, дизайн, тримерно моделиране) се ползват "алтеративи" от потребителският клас. Това е обаче е непрофесионален подход, защото не е редно да се върши професионална работа с любителски инструменти.
Гигантите за професионални приложения недвусмислено дефинират с какви машини работи оптимално техният софтуер. Вижте изискванията на Autodesk за техният софтуер като AutoCAD, 3ds Max, Maya и др.:

Защо мега-компютър?

В предишна наша статия подробно ви запознахме с възможностите на DELL Precision T5500, включително и с два Xeon Quad-Core HT процесора с общо 16 логически ядра.
Твърдим, че конфигурацията, която разглеждаме в тази статия е значително по-производителна, защото има още 4-ри физически и 8 логически ядра в повече.
Представеният в статията мега-компютър е истински шампион при тежки физични изчисления, рендериране и моделиране.
В момента не съществува потребителски или дори екстремален гейм компютър, който да е в състояние да предизвика DELL Precision T5500 с два Intel Xeon X5650 в процесорен двубой.
Показваме едно убедително видео-доказателство в Cinebench за мощта на представената конфигурация:

 

Въпреки, че машината се явява екстремалният компютър за професионална работа, той с лекота се справя с най-тежките игри:

 

Професионална или потребителска техника? 

Много потребители са горди от своите супер-компютри за игри и по принципа за "киселото грозде" игнорират възможността професионален компютър да бъде значително по-добър от сглобеният с най-нови и най-скъпи компоненти личен компютър.
Основните "аргументи" за неуместността за употреба на професионален компютър в домашни условия са:

• Ако е нов модел, той е неразумно скъп. Това твърдение е вярно донякъде, но винаги може да се избере супер-платформа на професионален компютър с базови компоненти и цената да не е чак толкова по-голяма от тази за  асемблиран "супер-компютър";
• Ако графичната станция е година или две по-стара от нова конфигурация, то тя няма как да е толкова производителна като нов компютър с най-скъпите потребителски процесор и видео-карта. В тази статия ще видите, че компютър на три години е значително по-производителен от съвременен потребителски компютър с Core i7 Ivy Bridge;
• Огромните графични станции са шумни и не стават за домашна употреба. Напротив, те са толкова по-тихи от потребителската техника, че могат да стоят денонощно включени дори в спално помещение;
• Консумацията на машината със сървърна платформа е много по-голяма от тази на потребителски компютър. Да, захранванията на графичните станции често имат мощност от почти 1kWatt, но това е така, защото тези машини позволяват поставянето на двойно повече процесори, до 10 пъти повече оперативна памет, 2-3 пъти повече и по-бързи твърди или SSD дискове, най-мощните 512-битови графични карти или Tesla ускорители... тоест трябва да имат голям запас от мощност. Вероятно сте чували за енергийна ефективност на захранващите блокове и колкото по-голяма е тя, толкова по-скъпо е устройство. При работните станции рядко се споменава класа на енергийна ефективност, защото тя отговаря на най-високите професионални изисквания, които надминават най-високите потребителски стандарти.

Заблудите за несъществената разлика между най-скъпият потребителски клас и професионалните машини се дължат на факта, че повечето потребители не са работили с Workstaion от висок клас. Който веднъж е ползвал работна станция, никога не би си помислил за сравнение с потребителски клас техника.
Може би някой ще предположи, че ние също превъзнасяме професионалната техника, защото не сме виждали екстремални потребителски компютри? Налични са при нас и най-добрите представители на екстремалните потребителски машини в лицето на Alienware.

След като в предишна тема до голяма степен изчерпахме възможностите за описание на качествата на DELL Precision T5500, тук ще обновим визуалната информация чрез нов фото-материал за мега-компютъра.

Фото-галерия

Фото-сравнение с други компютри от професионален и потребителски класове

В началото на този материал описахме накратко голямата разлика между професионален и потребителски клас.
Много по-разбираемо за повечето читатели ще бъде визуалното сравнение:

DELL Precision T5500 срещу Lenovo IdeaCentre K330B

DELL Precision T5500 срещу луксозният мултимедиен HP Pavilion HPE

DELL Precision T5500 срещу най-доброто в клас "Super Gamer" - Alienware Aurora ALX

Виждате, че и най-добрите представители на потребителският клас са далеч от изпълнението на професионалната работна станция DELL Precision T5500.
Как обаче изглежда T5500 в сравнение с по-новите модели DELL Precision?

 DELL Precision T5500 срещу DELL Precision T3600

DELL Precision T5500 е представител на последното поколение работни станции на DELL (а и не само), в което цената нямаше значение с оглед на максималната надеждност и възможно най-добро качество.
От фотографиите може да придобиете бегла представа, с колко по-евтини материали и с явно по-ниско качество са реализирани по-съвременните представители на най-елитният компютърен клас.
Самата професионална платформа LGA1366 се явява върхът на качеството и надеждността от Intel. Тя се задържа толкова дълго на пазара, защото бе почти невъзможно да се конструира нещо по-качествено и с повече възможности. По наше мнение, нейният професионален заместник LGA2011 има някои интересни нови екстри, но определено е проектиран като по-евтино решение.
Показваме ви още от все още най-добрата и все още актуална компютърна платформа, върху която е изграден DELL Precision T5500:

    
Хардуерът

Основните тестови резултати са със следната оригинална конфигурация:

• Два процесора Intel Xeon X5650 (общо 12 физически и 24 логически ядра, общо 24MB кеш, до 3.06GHz тактова честота, 32nm, TDP: 95W на процесор);
• Висок клас професионална видеокарта AMD FirePro V7900 (2048MB GDDR5 -5000MHz, 256-bit, 4x DisplayPort, DX11, OpenGL 4.1, 2640 млн. транзистора, 1280 stream процесора);
• 20480MB ECC DDR3 оперативна памет с възможност за разширяване до 144GB (9 слота по 16GB модули);
•  Системен твърд диск SATA 10K WD Raptor 80GB.

Резултати от тестове и сравнение с други конфигурации

Ще сравним нашият мега-компютър с 24 логически ядра със следните конфигурации:

• DELL Precision T5500 с два процесора Intel Xeon Quad-Core E5520 (16 логически ядра) и видеокарта AMD FirePro V7900;
• DELL Precision T5500 с един процесор Intel Xeon Quad-Core E5520 (8 логически ядра) и видеокарта AMD FirePro V7900;
• DELL XPS 8500 с процесор Intel Core i7-3770 Ivy Bridge (8 логически ядра) и видеокарта NVidia GeForce GT640;
• Лаптоп DELL XPS L702x с процесор Intel Core i7-2630QM (8 логически ядра) и видеокарта NVidia GeForce GT555M;
• Компютър ("домашно асемблиран") с процесор Intel Core i3-2120 (4 логически ядра) и видеокарта ATI Radeon HD5770;
• "Old School" Workstation DELL Precision T5400 с два екстремални процесора Intel Xeon Quad-Core X5450 (8 физически ядра) и мега-видеокарта NVidia GeForce GTX670;
• Ветеранът, който ще надживее всеки съвременен компютър HP Compaq dc7700 с процесор Intel Core 2 Duo E6300 и видеокарта ATI Radeon HD5770.

Възможностите за рендериране, за каквато дейност обикновено се ползват такива супер-компютри тестваме с Cinebench 11.5. Героят на това ревю постига изумителен резултат от 14.17 бала, което го прави недостижим за всяка останала конфигурация.

В CPU тестовете на Everest, мега-компютърът с 12 физически процесорни ядра се надсмива на всякакви опити за конкуренция с многократно по-високи спрямо "съперниците" си резултати. Дори Core i7-3770, който има вграден ускорител на за AES криптиране не успява да пребори  чудовищната мощ на двата 6-ядрени процесора.

DELL Precision T5500 с два Xeon X5650 е едноличен водач с огромна преднина във всички подтестове на Everest, но трябва да се има предвид, че това далеч не е най-новата версия с включени още по-съвременни конфигурации.

Много интересна ситуация виждаме в подтестовете на Everest, тестващи FPU - блоковете, изпълняващи операции с плаваща запетая.
Тук процесорите Xeon имат смазващо предимство над потребителските си събратя Intel Core i7. Дори мощният i7-3770, който досега сериозно доминираше над скромният Xeon E5520, тук губи битката с него. Виждаме какви феноменално високи резултати показва екстремалният шампион от близкото минало, DELL Precision T5400 с два X5450 на 3.00GHz.
Важно уточнение!  Блоковете FPU (Floating-Point Unit) се появява в процесорите много по-късно от ALU (Arithmetic Logic Unit). Някога  FPU е бил отделен сопроцесор, но по-късно той става неотменна и все по-важна част от процесора. От появата си, натоварването върху FPU става все по-голямо и в съвременните приложения то надвишава това върху ALU. FPU се натоварва с още задачи като потокови разрешения и обработка на векторни данни, които в съвременните процесори са невероятно голяма част.
От ефективността на FPU зависи производителността на процесора в огромно количество приложения, особено в мултимедията, игрите, 3D обработка на фотографии и много други.
Всичко това ни навежда на мисълта за ефективността на архитектурите, която не се измерва само с аритметичните резултати от тестове като Super Pi.
Явно Xeon процесорите са по-ефективни откъм FPU част, оттам и по-производителни в огромна част от приложенията. Виждаме, че дори по-стар модел Xeon е много по-ефективен от съвременни потребителски серии процесори откъм FPU част. Това трябва да се има предвид, когато търсите машина за ефективна работа, а не са перчене пред колеги.
Вижда се една странна ситуация, в която Ivy Bridge архитектурата се явява стъпка назад спрямо успешната Sandy Bridge в FPU частта. Затова и тази архитектура толкова скоростно бе сменена с по-нова, а високият клас Sandy Bridge процесори само увеличиха цената си след появата на по-новата и по-неефективна архитектура.
Това би трябвало да обясни защо много потребители са изумени как ветеранът Core 2 Quad Q6600 (аналог на Xeon X3220) работи по-добре в някои приложения от съвременен Core i5.
Важната роля на FPU няма как да бъде видяна от резултати в синтетични тестове, тя си проличава в хода на професионалната работа. Затова производителите на специализиран софтуер препоръчват работа с професионални машини. 

При по-леки задачи за декодиране на HD, новите процесори имат някакво предимство над мощните професионални машини от по-ранно поколение. При тежко натоварване (Pass 2) ситуацият става много по-различна.

След като имаме толкова много ядра, използването на Super Pi за мерене на "мускули" между процесорите е неуместно. Затова използваме wPrime като за всеки процесор сме разрешили пресмятане на 32M с максималният за него брой логически/физически ядра. Никой няма шанс срещу тестваният мега-компютър с 24-ри логически ядра.

Вероятно сте предполагали, че кой знае каква разлика на производителността в професионални приложения с една и съща видеокарта не би трябвало да има? Това обаче далеч не е така, защото се виждат резултатите, където T5500 с два X5650 показва много по-висока производителност от T5500 с два E5520. Резултатите на потребителските видеокарти  разбира се са нищожни в сравнение с професионалната FirePro V7900.

Единственият "гейм"-тест в нашето ревю, 3DMark 11 не ни изненада с нищо.
Все пак очаквахме мощната GT640 с GDDR5 (аналог на GTX650) да покаже близък резултат до този на професионалната FirePro V7900, но това не стана.

Много от яростните критици на професионалният клас машини, който са ги виждали само на картинки ще бъдат разочаровани от резултатите в този тест. Явно консумацията на една мега-машина е напълно в рамките на разумното. При значително по-висока производителност от останалите конфигурации, DELL Precision T5500 с два супер-процесора Xeon X5650 консумира при максимално натоварване едва 345Watt.

Резултатите за консумацията са отчетени от професионален уред на UNI-T, който предава данни към компютър.

Още резултати и сравнения

Много добър инструмент за измерване на изчислителната мощ на процесора е аритметичният модул в SiSoft Sandra.
Изчислителната мощ на процесора се измерва в:

• GFLOPS (Giga-FLoating-point Operations Per Second) - милиард операции с плаваща запетая за секунда. Тестваме FPU блоковете на процесора, за чиято огромна роля в съвременните приложения стана въпрос по-горе. Тестът за FPU е Whetstone (iSSE3-FPU);
• GIPS (Giga-Operations Per Second) - милиард целочислени операции за секунда. Тества ALU блоковете на процесора, подтестът има наименование Dhrystone ALU.

В сравнението, освен комбинацията от два Intel Xeon X5650 участват и:

• Intel Core i7-3770 (Ivy Bridge);
• Intel Core i5-2500K (Sandy Bridge);
• Intel Core 2 Duo E7400.

Още едно потвърждение за смазващото предимство на двата 6-ядрени процесора в операциите с плаваща запетая.

Огромно предимство и в целочислените операции на аритметичните блокове на двата 6-ядрени процесора X5650. 3 пъти по-висока производителност спрямо легендарният и все още ненадминат в своя клас Core i5-2500K и 2 пъти по-бърза работа от един от топ-процесорите в потребителския клас Core i7-3770. И това, ако е несъществена разлика?

Много важно практично изпитание за многоядрените машини са приложенията за рендериране. В случая демонстрираме как се справя системата с обработка на обемно HD видео от 12 части.
Виждаме, че сравнително старата версия на Sony Vegas не може да работи с повече от 12 логически процесорни ядра, в противен случай скоростта на обработка би трябвало да бъде двойно по-висока от необходимите 18 минути.

При използване на по-слабата конфигурация на DELL Precision T5500 с два 4-ядрени процесора с общо 16 логически ядра отново виждаме, че се натоварват до 12 ядра, но времето за обработка все пак е доста по-голямо (27мин.)

Когато T5500 е с един процесор E5520 с 8 логически ядра са необходими 38 минути за обработката на същият HD материал.

На компютър със сериозно клокнат (4.1GHz) Intel Core i5-2500K за тази задача са необходими 30мин. Работата обаче при клокнат процесор не е много стабилна, особено при толкова сериозно натоварване.

На двуядрен компютър с Intel Core 2 Duo E6300 за същата задача са необходими 4:30 часа!

Екстремални игри на мега-компютър 

В статията става въпрос за мега-компютър втора употреба след обновяване на корпоративна техника от големите компании в Западна Европа.
Цената на такава техника е няколко пъти по-ниска от тази за нов аналог (въпреки, че вече няма нови аналози с това качество). Поради това такива супер машина често са предпочитан избор за ползване от компетентни хардуерно Game маниаци.
Невъзможно е на много по-висока цена да се сглоби по-мощна потребителска система, а за съпоставка на качество и надеждност и дума не може да става. Дори и най-актуалните Alienware са на по-ниско технологично ниво от такъв Workstation.
Истински геймър със сигурност ще оцени надеждната машина, която не забива и с месеци няма нужда от рестарт... машина, която може да поеме поне една екстремална видеокарта и колосално количество оперативна памет.
Хардуерните ултра-бързи SAS/RAID контролери могат да осигурят фантастични скорости с масив от SSD дискове или дори с 15K SAS дискове, каквито потребителският клас машини няма как да предложат.
При връзка по LAN сървърната платформа е много по-производителна и стабилна дори от най-скъпата Game конфигурация.

Тествахме мега-компютъра с различни супер видеокарти, сред които и NVidia GeForce GTX580, както и CrossFire конфигурация от две AMD Radeon HD 6750. Скоро ще публикуваме отделна статия за тези тестове, в които машината се прояви изключително добре откъм производителност и стабилност.

 

Виждате демонстрация от тежката игра Crysis 3 с видеокарта GeForce GTX580 на почти максимални настройки.

Заключение

Професионалният клас Workstation компютри за проектирани като скъпа и надеждна система за екстремална производителност в най-тежките приложения.
Професионалният хардуер осигурява много по-добра производителност: XEON процесорите имат по-мощни блокове за операции с плаваща запетая от потребителските си "аналози" Core i7, а професионалните видеокарти Quadro и FirePro са многократно по-производителни от потребителските GeForce и Radeon в професионални приложения за тримерно моделиране.
Сървърните чипсети и паметите с корекция на грешките осигуряват на работната станция  по-добра стабилност, по-добра производителност и най-добра оптимизация за работа с професионален софтуер. Дисковите и мрежовите контролери в професионалните машини осигуряват максимална скорост на работа. Захранването и охлаждането в професионалната техника е на недостижимо по-високо ниво спрямо потребителския, бизнес и дори Extreme Game класове. 
DELL Precision T5500 с два 6-ядрени процесора XEON X5650 е около двойно по-производителен от най-актуалната и скъпа съвременна потребителска конфигурация.
Моделът е последният, базиран на сървърната версия на супер-платформата LGA1366. По-новото поколение професионални компютри при минимален прираст на бързодействие са значително по-евтини като компоненти, реализация и вероятно имат по-кратък жизнен цикъл. 

Възможно най-голям избор от висок и среден клас Workstation може да бъде намерен в нашата ценова листа: