关于Intel最新一代高端工作站CPU和平台，我已经在《单路为王 IntelXeon W-3400 、2400工作站平台预览》和《Dell Precision 7960 Tower 工作站：模块化的传承与提升》两篇中有过介绍。
最近这几年，我写过显卡、SSD存储方面的一些评测，但确实好久没有全面系统地做过CPU性能测试。我在日常工作中也会遇到一些性能分析的任务，但主要是帮助客户把工作站等系统在实际应用中发挥出正常水平，而不只是为了跑分。比如《神油补丁测试：老版SOLIDWORKS + RTX A/T 系列显卡性能问题解决》，就是出于解决问题而搞出来的。
本文主要目的
- 了解最新一代Xeon W-3400（4代）性能水平，对比之前的 2 代Xeon Scalable x2xx平台双CPU工作站，在各种计算应用中性能提升如何？
- 双CPU比单CPU能快多少？观察在不同应用中的性能差距；
- 结合各行业领域特点，分析多核CPU性能扩展瓶颈——在一些应用中使用多进程+多线程的意义。
位于Precision 7960 Tower工作站上的LGA-4677 CPU插座，我测试的Intel Xeon w9-3495X就是安装在这上面。
作为Intel Xeon w-3400系列中的顶级型号，w9-3495X处理器拥有56个物理核心，112个框框（逻辑线程）。
以上是我测试使用的Dell Precision 7960 Tower工作站，运行本文的基准测试部分时，只安装了一块 NVIDIA RTX A4000 专业显卡。后续还想给大家分享更多行业应用测试的结果，有些会用到多GPU，比如4K/8K视频编辑调色等。
细心的朋友可能发现了，我搭配测试的显卡并不是最新、最高端的型号，确实我手头没有RTX 6000 Ada、RTX A6000那些。不过，我也要感谢能暂时拥有的这些配置，毕竟本次测试的重点是对比CPU性能，更确切地说——主要是多核性能。
当我最初有2颗16核的Xeon Gold 6242 CPU作为上一代参照平台时，曾经希望能借来1颗Xeon w9-3475X（36核）或者w7-3465X（28核）用于对比；而最终却拿到了Xeon w9-3495X，要是能再有2颗Xeon Gold 6258R就更好了：）
如上表，2颗Xeon Gold 6242 CPU一共32核，TDP功耗加在一起是300W，其性能低于56核、350W的Xeon w9-3495X是正常的——在大家接下来看测试结果之前我有必要说明这一点。另外，我简单依照核心数、基础频率的比例关系，假定Xeon 6242的性能水平为100%，算出一个纸面上的6258R理想多核性能比率168%（28核相对16核）。但大家也知道，在不少的工作站应用中，多线程性能并不会随着CPU核心的增加而完全线性提升，所以这偏高的估值，也只是作为一个条件有限情况下的参考而已。
测试平台
如上表，我将要对比Xeon Gold 6242单CPU、双CPU和Xeon w9-3495X三款配置的性能。
受限于手头的硬件，我在Precision 7960工作站上配置了4通道共64GB DDR5-4800内存（满配支持8通道）；于是我在上一代Precision 7920上使用了8条8GB DDR4内存，双路时每颗CPU对应4个DIMM通道；而在单Xeon Gold 6242 CPU时，这8条内存我是按Dell工作站手册的建议来安装的（如下图，保持64GB总容量不变）。
注：理论上看可能因为没有达到最高配置而影响性能发挥，但实际情况中许多客户也不是各方面都达到最高满配的，所以一样有参考价值。
M.2 NVMe SSD我在新老机型上使用的都是1TB，型号虽有不同——但即使配置相同的新型号固态盘性能也不一样。因为PCIe 4.0 SSD在新平台能充分发挥，而老机型上只能运行在PCIe 3.0带宽下。我在下文中列出的测试项目会尽量避开SSD、显卡这些对CPU性能的干扰。
当我们在Precison 7920 Tower 工作站上配置单CPU+8条内存时，手册里会建议先插满6个通道，然后再加2条
（图片点开后可放大查看，以下同）
如上图，从2007年开始推出的LGA-3647 Xeon每颗CPU是6通道内存控制器，在插8条内存时BIOS里也能显示为6通道（但此时并不是完全对称的）。
工作站综合 BenchMark、测试细节解析
本文使用的测试软件SPECworkstation 3.1，几乎是工作站领域具备权威性的综合BenchMark唯一选择。我已经有20多年使用SPECviewperf（针对工作站显卡应用）的经验——最近两次关于该测试工具的更新讨论如下：
《SPECviewperf 2020基准测试更新：Quadro专业显卡再排座次》
关于测试整机的SPECworkstation 3.1，其前身为SPECwpc。我在《Optane SSD 900P 评测(2)：比拼4x 闪存NVMe RAID0》曾经用于测试工作站的存储子系统，并给出过这样的评价——
“其综合成绩受磁盘I/O子系统性能影响较大，因此看www.spec.org网站公布的测试结果，有点像拿SSD来辅助“跑分”的比赛，看谁的盘快、看谁盘配的更多：）”
所以，我这次会排除其中的图形（源自SPECviewperf）和SSD测试项目，只对比CPU。
如上图，在SPECworkstation 3.1测试中涵盖了媒体和娱乐、产品研发、生命科学、能源、金融服务等行业的应用，具体的CPU测试负载项目我也用红圈标出来了。
上面是一份SPECworkstation测试结果的片段截图，本文主要挑每个行业领域中的CPU测试项目（CPU综合得分、具体单项得分）进行对比。
我想说接下来这个表可能才是本文的核心，甚至我为此花的精力比后面那些性能数据要多，不知您是否认同？
上表中部分描述参考了Standard Performance Evaluation Corporation网站上的介绍
而我在这里加入自己花时间研究、分析的重点，是每一项测试的CPU负载类型：单线程、多线程，还是多线程+多进程。
- 通用操作类别中的测试，以单线程为主。7zip压缩看上去用到了多线程，实际效果请看后面对比；Python测试中确实包含一个多线程的项目；
- 媒体和娱乐（DCC）、金融服务计算，还有能源行业中的Convolution（卷积向量化）测试，都是单一进程多线程的任务。按照我的经验，图像渲染、视频编码这些应用，相对适合发挥出超多核CPU的性能（但不是每一次“拍脑袋”都会准？）所以才要看实际测试结果。
- 产品研发（CAE）、生命科学，以及能源行业的大多数测试项目，在SPECworkstation基准测试中都是采用多进程+多线程来运行的。默认设置为每个应用进程调用16线程，相当于超过8核16线程的CPU，应该就会并行跑多个进程来发挥处理器的潜力。
正是因为部分应用的特点，在单一进程调用线程数过多时效率不够好，所以就借助高性能计算的思想，把任务拆分运行。我看到SPECworkstation会把Microsoft HPC Pack组件也装上，里面有些mpi（Message Passing Interface）的东西，在部分测试运行时会调用。以2颗16核的Xeon 6242 CPU为例，如果能优化地把每2个进程分别运行在一颗物理CPU上，应该还能规避NUMA（非一致性内存访问）的性能影响。
制造业中的CAD（计算机辅助设计），其中许多三维图形操作都是单线程，总体上只能发挥出1-2个CPU核心；而产品研发（CAE）才是多核CPU的用武之地，比如本次测试中包含的结构有限元分析、流体力学计算。
SPECworkstation的CPU测试集里面多为开源软件，或者免费公开的BenchMark子项目；相比之下，ANSYS（含Fluent）、Altair、MSC等几大商业CAE软件巨头，他们对新硬件（包括超多核CPU）的优化和发挥通常更好一些，所以本文只是提供一个参考。
- 生命科学行业，本次测试主要包含分子动力学（用于制药等领域）、医疗影像处理计算两部分。
- 能源行业，包括一部分地震数据处理相关的。“人造地震波”并收集数据进行解释的目的，是为了分析地质结构，探测地下的油气资源。
在此我也列举几家常用的地震资料解释平台（商业软件）：主要有哈里伯顿（Halliburton）的LandMark，斯伦贝谢（Schlumberger）的GeoFrame，还有一部分在用帕拉代姆（Paradigm）的Epos等。
测试结果：如何看待个别的跑分异常
本次SPECworkstation测试的结果，我以性能得分比率的形式展现给大家，将2颗Xeon Gold 6242 CPU的性能当作“1”，再列出单Xeon 6242、Xeon w9-3495X得分的倍数进行对比。
我没有做一些特殊优化，不列出BenchMark基准测试具体结果是为了避免不必要的麻烦。不过，我承诺在后续的具体应用软件测试中，会直接呈现结果数值。
首先看各领域的CPU综合得分：
- “通用操作”以单线程测试为主，所以单/双路、不同型号CPU拉不开差距比较好理解；
- 余下五大行业，单/双Xeon 6242 CPU的差别都比较明显，有些领域2颗CPU比1颗都接近翻倍了；只是媒体和娱乐（DCC）反而差距相对小，估计与具体测试项目有关。
- Xeon w9-3495X 56核相对于2颗16核的提升，除了生命科学一项的综合得分有点不够理想（待进一步分析），另外几个行业都达到了1.84-1.99倍的水平，大家还记得我在前面列出的那个168%的Xeon 6258R理想值（按核心数线性估算）吗？
以上综合得分，对硬件制造商、发烧友和分析师是有用的；但具体到运行某一种或几种软件的工作站用户来说，每个应用软件的测试表现，才有更多的参考价值。下面我们来看单项测试：
在媒体和娱乐的3项测试中，说实话Blender渲染让我感觉有点意外？单颗Xeon 6242就能达到双CPU性能的89%，而56核的Xeon w9-3495X也只是跑到了2颗16核的1.33倍。该测试生成的2张渲染图如下：
作为一个整体上有些复杂的综合性BenchMark，SPECworkstation的更新相对不快。我之前在《让 45W TDPCPU 稳跑 75W 的秘密：Blender 渲染测（含Optix去噪点》等2篇评测中玩过Blender，带着这次的疑问，我想后续进一步用较新版本软件实际测试再来次评估，看该软件是否对较多的CPU核心数支持不够好？
CAE领域的3项测试表现也有些不同，Calculix和WPCcfd从单CPU到双CPU的提升幅度都很理想；但rodiniaCFD流体力学测试则有些相反——配2颗CPU在这里显得不划算，而单56核Xeon w9-3495X却能跑到2颗16核CPU性能的3.43倍。
生命科学部分，lammps和rodiniaLifeSci测试看上去都挺理想；只有namd分子动力学这一项，Xeon w9-3495X在我的测试中表现有些不正常？这应该也是导致该CPU在前面的生命科学总分不佳的原因。但我去看了Intel提供的BenchMark参考结果（在本文结尾处有列出），同一部分测试的情况不像我这样。
由于时间有限，这将作为本文中为数不多的异常结果，留待将来有时间再分析。这可能与测试工作站的配置，或者环境设置有关。
金融服务计算部分，包括Monte Carlo（蒙特卡洛）概率模拟、Black-Scholes期权定价模型和Binomial二项式期权定价模型。无论双CPU带来的提升，还是56核Xeon w9-3495X的表现都令人满意。
尽管我是每项测试运行3遍取平均值，还是遇到了个别的随机性误差——有的测试单CPU性能只跑到了双CPU不到一半的水平。
SPECworkstation能源部分的CPU测试包括Convolution 卷积向量化、FFTW（快速傅里叶变换）、Kirchhoff基尔霍夫方程、piosson（泊松）和 srmp（表面相关倍数预测）5项，Xeon w9-3495X的性能分别达到2颗Xeon 6242的1.3-2.47倍。
前面我提到过，通用操作部分由于主要是单线程测试，所以只是包含有一项Multithreaded Matrix的Python 3.6测试能反映出核心数的不同。从表面上看7zip在压缩时也能把CPU跑满，但却没有反映到SPECworkstation这项具体测试的得分上，可能在执行或者结果统计上还有处理不周之处？
octave科学计算，Xeon w9-3495X的表现不够好，测试中遇到少数比例的这种情况是正常的。毕竟新的硬件需要有些软件做相应的适配优化，才能发挥出最高的效率。
最后我也分享下3项GPU计算的结果。这部分实际“干活”的是NVIDIA A4000显卡。（扩展阅读：《GPU 渲染/光线追踪测试：NVIDIA RTX A4000 vs. GeForce 3070 》）
不过在caffe和Folding@home这2项测试中，我也看到了不同测试平台的影响。与最新的Xeon w9-3495X + Dell Precision 7960工作站相比，Xeon 6242 CPU + 7920主机只能让PCIe 4.0显卡跑在3.0带宽下，但具体到这里影响GPU发挥的，可能是CPU的单核性能——因为我观察到2个OpenCL计算任务除了GPU压力大之外，同时也有一个CPU线程也是跑满的。
由于SPECworkstation需要同时照顾AMD显卡，所以采用了OpenCL而不是CUDA，这样与N卡的实际工作环境应该有些不同。不过也算给大家一点参考吧：GPU计算系统搭配的CPU主频最好也不要太低（注：不见得适用于所有情况）。
小结：Xeon W-3400 达到预期、多核性能优化要点
由于我手头没有2颗28核的Xeon Gold 6258R，所以给大家出示下Intel的宣传数据——总体上看与我的测试结果基本相符，这次也算是做了个验证吧。
如上图，SPECworkstation基准测试解释了我 单路为王？Intel Xeon W-3400、2400工作站平台预览 提出的一个问题，也反映出的一个优化要点：在有些行业的一部分应用软件，需要用到多进程并发运行，才能比较高效地发挥出超多核CPU工作站的效率。具体值得参考的细节都在文中，我就不再重复了。
Xeon W-3400的价值并不只在性能方面，包括PCIe 5.0扩展性等，都是超出上一代双路工作站的。像以前那些为了激活更多PCIe插槽从而不得不加第二颗CPU的客户，可以不用再因此而纠结了。
本轮测试始于CPU，而现代工作站又不止是CPU的舞台，所以后续我会结合具体应用加入关于GPU的讨论。接下来的测试计划我也在前面也透露过一些，敬请期待：）
原文：企业存储技术
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