artykuły

Od Pentium D do Threadrippera − test 38 procesorów w zastosowaniach naukowych

BOINC, czyli superkomputer w każdym domu

99
2 marca 2019, 14:04 Wojciech Koczyk

WorldCommunityGrid − walka z rakiem

 

Nowotwory są aktualnie drugą najczęstszą przyczyną zgonów wśród obywateli Polski. Podobnie sytuacja wygląda w innych krajach, a światowe trendy wskazują, że prędzej czy później rak zajmie pierwsze miejsce. Wbrew teoriom spiskowym nie wynika to z wielkiej światowej zmowy, ale z faktu, że żyjemy coraz dłużej i coraz więcej chorób jesteśmy w stanie leczyć i diagnozować. Jeśli na przykład nowotwór jelita grubego ujawnia się zazwyczaj w okolicach sześćdziesiątki, to trudno zakładać, że będą umierać na niego ludzie w społeczeństwie którego średnia długość życia wynosi 55 lat. Co ciekawe, w starożytnym Egipcie nowotwory wśród władców i kapłanów były powszechne i dobrze opisane. Niestety, jak notował Imhotep pełniący rolę lekarza faraona, przy tej przypadłości skutecznego leczenia brak...

Dziś sytuacja wygląda oczywiście znacznie lepiej. Dysponujemy zaawansowaną chirurgią, radioterapią, protonoterapią, immunoterapią czy wreszcie chemioterapią. Co istotne, wszystkie oprócz oczywiście pierwszej, rozwijają się również dzięki badaniom prowadzonym w ramach BOINC. Więcej na temat historii nowotworów, ich przyczyn, metod leczenia i obecnej sytuacji można przeczytać w doskonałej książce Cesarz wszech chorób, którą serdecznie polecam każdemu zainteresowanemu nauką.

Tu skupimy się jednak na projekcie Mapping Cancer Markers (MCM). Stworzyła go grupa naukowców z kanadyjskiego Princess Margaret Cancer Centre (PMCC). Jest to jedno z pięciu największych światowych centrów badań nad nowotworami i jednocześnie szpital kliniczny. Tamtejsi naukowcy odkryli, że różne nowotwory, choć pozornie podobne, różnie reagują na określone chemioterapeutyki albo kolejność ich podawania. Różnice potrafią być skrajne do tego stopnia, że jeden pacjent dochodzi do zdrowia, a inny, z podobnym nowotworem, zupełnie nie reaguje na leczenie i umiera. Takie doświadczenia ma każdy onkolog, powstaje jednak pytanie, dlaczego tak się dzieje i czy w przypadku zachorowania jesteśmy skazani na to, by liczyć na szczęście?

Oczywiście nie. Wspomniani naukowcy zebrali od tysięcy pacjentów historie choroby, leczenia i próbki tkanek zarówno zdrowych, jak i nowotworowych. Dokładna analiza wykazała, że nie możemy mówić o nowotworze płuc czy innego organu. Tak naprawdę dziesiątki różnych mutacji skutkują podobnymi guzami. Każda z nich inaczej reaguje na określone leczenie, a jego właściwe dobranie znacząco zwiększa szanse wyleczenia. Pozostało tylko przetworzyć wszystkie zebrane dane i opublikować wyniki. 

Niestety, nie jest to tak proste. Możliwości obliczeniowe PMCC okazały się zdecydowanie zbyt małe. Poproszono więc o pomoc inne ośrodki badawcze, ale to pociągnęło za sobą możliwość zebrania danych od jeszcze większej liczby pacjentów. Oczywiście im ich więcej, tym lepiej, ale wciąż pozostawało ograniczenie mocy obliczeniowej. Z pomocą przyszedł IBM, udostępniając w ramach swojej inicjatywy WorldCommunityGrid (WCG) zarówno moc obliczeniową, jak i serwery BOINC pozwalające na pracę wolontariuszy. Dzięki temu wciąż dodawane są dane kolejnych pacjentów, a skuteczność diagnozowania i leczenia nowotworów rośnie.

Inne projekty w ramach WCG poświęcone są wirusom HIV i ZIKA, gruźlicy oraz interakcjom między florą bakteryjną a organizmem człowieka. Testów dokonaliśmy w najszerzej opisanym MCM.

 

Analiza czasu przeliczania próbek pokazuje jeszcze dobitniej negatywny wpływ HT/SMT na szybkość obliczeń. Podkręcony Core i7-7700K zajmuje dopiero piąte miejsce! Na pierwszym miejscu wśród dostępnych w sklepach procesorów znów znalazł się Ryzen 7 2700X. Po raz pierwszy pojawił się także Celeron N3350. Mimo wyraźnie niższego zegara jest o ponad 30% szybszy od Pentium D930... Co równie ciekawe, Athlon X2 4000+ o taktowaniu 2,1 GHz ma niemal identyczną wydajność jednowątkową jak Athlon 5350 2,05 GHz, choć pierwszy był typowym procesorem desktopowym, a drugi budżetową, niskonapięciową konstrukcją.

Rzeczywista wydajność znów pokazuje całkowitą dominację aktualnej architektury AMD. Wnioski z poprzedniej strony poświęconej UNIVERSE@HOME właściwie się pokrywają. Znów całkiem nieźle radzi sobie FX-8350, osiągając wydajność zbliżoną do Core i7-2600K.

Rozczarowuje za to dwuprocesorowa platforma LGA1366. Mimo sumarycznie ośmiu rdzeni i szesnastu wątków przegrywa nie tylko z podkręconym Core i7-7700K, ale także z Core i7-3960X, którego wydajność wcale nie zachwyca.

Warto zwrócić uwagę na wynik wyróżniony szarym kolorem. W ramach eksperymentu uruchomiliśmy na Threadripperze 2990WX jedynie 32 instancje aplikacji. Jak widać, wzrost wydajności względem liczącego również 32 próbki naraz Threadrippera 2950X jest nieznaczny. Spodziewaliśmy się o wiele większej różnicy. Co się więc stało? Prawdopodobnej odpowiedzi udziela nam obserwacja Menedżera zadań. Okazuje się, że system Windows nieustannie przerzuca wątki uruchomionych instancji aplikacji nie tylko między rdzeniami, ale także między węzłami NUMA. Co gorsza, potrafi także liczyć dwa wątki w ramach jednego rdzenia, pozostawiając drugi całkowicie bezużyteczny. Być może jest to związane z opisanym niedawno problemem w zarządzaniu wątkami w kernelu Windows 10. Niestety, procesory mieliśmy zbyt krótko, a testy trwały zbyt długo, by zbadać dokładniej ten problem. Co ważne, w przypadku obciążenia procesora w stu procentach problem oczywiście nie występował.

Ciekawie wygląda porównanie najmocniejszego procesora AMD z 2012 roku − FX-8350 − ze wspomnianym Threadripperem 2990WX. Wydajność wzrosła niemal dokładnie dziesięciokrotnie...

7