doc/main.html

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   7 <title>LBM Benchmark Kernels Documentation</title>
   8 <style type="text/css">
   9
  10 /*
  11 :Author: David Goodger (goodger@python.org)
  12 :Id: $Id: html4css1.css 7614 2013-02-21 15:55:51Z milde $
  13 :Copyright: This stylesheet has been placed in the public domain.
  14
  15 Default cascading style sheet for the HTML output of Docutils.
  16
  17 See http://docutils.sf.net/docs/howto/html-stylesheets.html for how to
  18 customize this style sheet.
  19 */
  20
  21 /* used to remove borders from tables and images */
  22 .borderless, table.borderless td, table.borderless th {
  23   border: 0 }
  24
  25 table.borderless td, table.borderless th {
  26   /* Override padding for "table.docutils td" with "! important".
  27      The right padding separates the table cells. */
  28   padding: 0 0.5em 0 0 ! important }
  29
  30 .first {
  31   /* Override more specific margin styles with "! important". */
  32   margin-top: 0 ! important }
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  34 .last, .with-subtitle {
  35   margin-bottom: 0 ! important }
  36
  37 .hidden {
  38   display: none }
  39
  40 a.toc-backref {
  41   text-decoration: none ;
  42   color: black }
  43
  44 blockquote.epigraph {
  45   margin: 2em 5em ; }
  46
  47 dl.docutils dd {
  48   margin-bottom: 0.5em }
  49
  50 object[type="image/svg+xml"], object[type="application/x-shockwave-flash"] {
  51   overflow: hidden;
  52 }
  53
  54 /* Uncomment (and remove this text!) to get bold-faced definition list terms
  55 dl.docutils dt {
  56   font-weight: bold }
  57 */
  58
  59 div.abstract {
  60   margin: 2em 5em }
  61
  62 div.abstract p.topic-title {
  63   font-weight: bold ;
  64   text-align: center }
  65
  66 div.admonition, div.attention, div.caution, div.danger, div.error,
  67 div.hint, div.important, div.note, div.tip, div.warning {
  68   margin: 2em ;
  69   border: medium outset ;
  70   padding: 1em }
  71
  72 div.admonition p.admonition-title, div.hint p.admonition-title,
  73 div.important p.admonition-title, div.note p.admonition-title,
  74 div.tip p.admonition-title {
  75   font-weight: bold ;
  76   font-family: sans-serif }
  77
  78 div.attention p.admonition-title, div.caution p.admonition-title,
  79 div.danger p.admonition-title, div.error p.admonition-title,
  80 div.warning p.admonition-title, .code .error {
  81   color: red ;
  82   font-weight: bold ;
  83   font-family: sans-serif }
  84
  85 /* Uncomment (and remove this text!) to get reduced vertical space in
  86    compound paragraphs.
  87 div.compound .compound-first, div.compound .compound-middle {
  88   margin-bottom: 0.5em }
  89
  90 div.compound .compound-last, div.compound .compound-middle {
  91   margin-top: 0.5em }
  92 */
  93
  94 div.dedication {
  95   margin: 2em 5em ;
  96   text-align: center ;
  97   font-style: italic }
  98
  99 div.dedication p.topic-title {
 100   font-weight: bold ;
 101   font-style: normal }
 102
 103 div.figure {
 104   margin-left: 2em ;
 105   margin-right: 2em }
 106
 107 div.footer, div.header {
 108   clear: both;
 109   font-size: smaller }
 110
 111 div.line-block {
 112   display: block ;
 113   margin-top: 1em ;
 114   margin-bottom: 1em }
 115
 116 div.line-block div.line-block {
 117   margin-top: 0 ;
 118   margin-bottom: 0 ;
 119   margin-left: 1.5em }
 120
 121 div.sidebar {
 122   margin: 0 0 0.5em 1em ;
 123   border: medium outset ;
 124   padding: 1em ;
 125   background-color: #ffffee ;
 126   width: 40% ;
 127   float: right ;
 128   clear: right }
 129
 130 div.sidebar p.rubric {
 131   font-family: sans-serif ;
 132   font-size: medium }
 133
 134 div.system-messages {
 135   margin: 5em }
 136
 137 div.system-messages h1 {
 138   color: red }
 139
 140 div.system-message {
 141   border: medium outset ;
 142   padding: 1em }
 143
 144 div.system-message p.system-message-title {
 145   color: red ;
 146   font-weight: bold }
 147
 148 div.topic {
 149   margin: 2em }
 150
 151 h1.section-subtitle, h2.section-subtitle, h3.section-subtitle,
 152 h4.section-subtitle, h5.section-subtitle, h6.section-subtitle {
 153   margin-top: 0.4em }
 154
 155 h1.title {
 156   text-align: center }
 157
 158 h2.subtitle {
 159   text-align: center }
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 161 hr.docutils {
 162   width: 75% }
 163
 164 img.align-left, .figure.align-left, object.align-left {
 165   clear: left ;
 166   float: left ;
 167   margin-right: 1em }
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 170   clear: right ;
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 174 img.align-center, .figure.align-center, object.align-center {
 175   display: block;
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 177   margin-right: auto;
 178 }
 179
 180 .align-left {
 181   text-align: left }
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 183 .align-center {
 184   clear: both ;
 185   text-align: center }
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 187 .align-right {
 188   text-align: right }
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 190 /* reset inner alignment in figures */
 191 div.align-right {
 192   text-align: inherit }
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 194 /* div.align-center * { */
 195 /*   text-align: left } */
 196
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 198   margin-bottom: 1em }
 199
 200 ol.arabic {
 201   list-style: decimal }
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 203 ol.loweralpha {
 204   list-style: lower-alpha }
 205
 206 ol.upperalpha {
 207   list-style: upper-alpha }
 208
 209 ol.lowerroman {
 210   list-style: lower-roman }
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 212 ol.upperroman {
 213   list-style: upper-roman }
 214
 215 p.attribution {
 216   text-align: right ;
 217   margin-left: 50% }
 218
 219 p.caption {
 220   font-style: italic }
 221
 222 p.credits {
 223   font-style: italic ;
 224   font-size: smaller }
 225
 226 p.label {
 227   white-space: nowrap }
 228
 229 p.rubric {
 230   font-weight: bold ;
 231   font-size: larger ;
 232   color: maroon ;
 233   text-align: center }
 234
 235 p.sidebar-title {
 236   font-family: sans-serif ;
 237   font-weight: bold ;
 238   font-size: larger }
 239
 240 p.sidebar-subtitle {
 241   font-family: sans-serif ;
 242   font-weight: bold }
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 245   font-weight: bold }
 246
 247 pre.address {
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 249   margin-top: 0 ;
 250   font: inherit }
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 270   font-family: sans-serif ;
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 283   color: red }
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 286   /* font-size relative to parent (h1..h6 element) */
 287   font-size: 80% }
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 289 table.citation {
 290   border-left: solid 1px gray;
 291   margin-left: 1px }
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 293 table.docinfo {
 294   margin: 2em 4em }
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 296 table.docutils {
 297   margin-top: 0.5em ;
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 299
 300 table.footnote {
 301   border-left: solid 1px black;
 302   margin-left: 1px }
 303
 304 table.docutils td, table.docutils th,
 305 table.docinfo td, table.docinfo th {
 306   padding-left: 0.5em ;
 307   padding-right: 0.5em ;
 308   vertical-align: top }
 309
 310 table.docutils th.field-name, table.docinfo th.docinfo-name {
 311   font-weight: bold ;
 312   text-align: left ;
 313   white-space: nowrap ;
 314   padding-left: 0 }
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 316 /* "booktabs" style (no vertical lines) */
 317 table.docutils.booktabs {
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 324   border: 0px;
 325 }
 326 table.docutils.booktabs th {
 327   border-bottom: thin solid;
 328   text-align: left;
 329 }
 330
 331 h1 tt.docutils, h2 tt.docutils, h3 tt.docutils,
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 333   font-size: 100% }
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 335 ul.auto-toc {
 336   list-style-type: none }
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 338 </style>
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 340
 341
 342 h1, h2, h3, h4, h5, h6 {
 343   font-family: sans-serif;
 344   font-size: 100%;
 345   background-color: #dcdcdc;
 346 }
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 348 h1.title {
 349   background-color: gray;
 350   color: white
 351 }
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 353 table.footnote {
 354   padding-left: 0.5ex;
 355 }
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 357 table.citation {
 358   padding-left: 0.5ex
 359 }
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 361 td.label {
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 365 table, table.docutils, td, th {
 366   border: 0;
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 369 table.citation, table.footnote {
 370   width: 100%;
 371 }
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 373 th {
 374     background-color: lavender ;
 375 }
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 377 tr:nth-child(even) {
 378     xxbackground-color: aliceblue;
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 381 tr:nth-child(odd) {
 382     xxbackground-color: lavender;
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 390 <body>
 391 <div class="document">
 392
 393
 394 <div class="line-block">
 395 <div class="line">Copyright</div>
 396 <div class="line-block">
 397 <div class="line">Markus Wittmann, 2016-2018</div>
 398 <div class="line">RRZE, University of Erlangen-Nuremberg, Germany</div>
 399 <div class="line">markus.wittmann -at- fau.de or hpc -at- rrze.fau.de</div>
 400 <div class="line"><br /></div>
 401 <div class="line">Viktor Haag, 2016</div>
 402 <div class="line">LSS, University of Erlangen-Nuremberg, Germany</div>
 403 <div class="line"><br /></div>
 404 <div class="line">Michael Hussnaetter, 2017-2018</div>
 405 <div class="line">University of Erlangen-Nuremberg, Germany</div>
 406 <div class="line">michael.hussnaetter -at- fau.de</div>
 407 <div class="line"><br /></div>
 408 </div>
 409 <div class="line">This file is part of the Lattice Boltzmann Benchmark Kernels (LbmBenchKernels).</div>
 410 <div class="line"><br /></div>
 411 <div class="line">LbmBenchKernels is free software: you can redistribute it and/or modify</div>
 412 <div class="line">it under the terms of the GNU General Public License as published by</div>
 413 <div class="line">the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or</div>
 414 <div class="line">(at your option) any later version.</div>
 415 <div class="line"><br /></div>
 416 <div class="line">LbmBenchKernels is distributed in the hope that it will be useful,</div>
 417 <div class="line">but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of</div>
 418 <div class="line">MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the</div>
 419 <div class="line">GNU General Public License for more details.</div>
 420 <div class="line"><br /></div>
 421 <div class="line">You should have received a copy of the GNU General Public License</div>
 422 <div class="line">along with LbmBenchKernels.  If not, see &lt;<a class="reference external" href="http://www.gnu.org/licenses/">http://www.gnu.org/licenses/</a>&gt;.</div>
 423 </div>
 424 <p><strong>LBM Benchmark Kernels Documentation</strong></p>
 425 <div class="contents topic" id="contents">
 426 <p class="topic-title first">Contents</p>
 427 <ul class="auto-toc simple">
 428 <li><a class="reference internal" href="#introduction" id="id5">1&nbsp;&nbsp;&nbsp;Introduction</a></li>
 429 <li><a class="reference internal" href="#compilation" id="id6">2&nbsp;&nbsp;&nbsp;Compilation</a><ul class="auto-toc">
 430 <li><a class="reference internal" href="#debug-and-verification" id="id7">2.1&nbsp;&nbsp;&nbsp;Debug and Verification</a></li>
 431 <li><a class="reference internal" href="#release-and-verification" id="id8">2.2&nbsp;&nbsp;&nbsp;Release and Verification</a></li>
 432 <li><a class="reference internal" href="#benchmarking" id="id9">2.3&nbsp;&nbsp;&nbsp;Benchmarking</a></li>
 433 <li><a class="reference internal" href="#compilers" id="id10">2.4&nbsp;&nbsp;&nbsp;Compilers</a></li>
 434 <li><a class="reference internal" href="#floating-point-precision" id="id11">2.5&nbsp;&nbsp;&nbsp;Floating Point Precision</a></li>
 435 <li><a class="reference internal" href="#cleaning" id="id12">2.6&nbsp;&nbsp;&nbsp;Cleaning</a></li>
 436 <li><a class="reference internal" href="#options-summary" id="id13">2.7&nbsp;&nbsp;&nbsp;Options Summary</a></li>
 437 </ul>
 438 </li>
 439 <li><a class="reference internal" href="#invocation" id="id14">3&nbsp;&nbsp;&nbsp;Invocation</a><ul class="auto-toc">
 440 <li><a class="reference internal" href="#command-line-parameters" id="id15">3.1&nbsp;&nbsp;&nbsp;Command Line Parameters</a></li>
 441 <li><a class="reference internal" href="#kernels" id="id16">3.2&nbsp;&nbsp;&nbsp;Kernels</a></li>
 442 </ul>
 443 </li>
 444 <li><a class="reference internal" href="#id2" id="id17">4&nbsp;&nbsp;&nbsp;Benchmarking</a><ul class="auto-toc">
 445 <li><a class="reference internal" href="#intel-compiler" id="id18">4.1&nbsp;&nbsp;&nbsp;Intel Compiler</a></li>
 446 <li><a class="reference internal" href="#pinning" id="id19">4.2&nbsp;&nbsp;&nbsp;Pinning</a></li>
 447 <li><a class="reference internal" href="#general-remarks" id="id20">4.3&nbsp;&nbsp;&nbsp;General Remarks</a></li>
 448 <li><a class="reference internal" href="#padding" id="id21">4.4&nbsp;&nbsp;&nbsp;Padding</a></li>
 449 </ul>
 450 </li>
 451 <li><a class="reference internal" href="#geometries" id="id22">5&nbsp;&nbsp;&nbsp;Geometries</a></li>
 452 <li><a class="reference internal" href="#performance-results" id="id23">6&nbsp;&nbsp;&nbsp;Performance Results</a><ul class="auto-toc">
 453 <li><a class="reference internal" href="#machine-specifications" id="id24">6.1&nbsp;&nbsp;&nbsp;Machine Specifications</a></li>
 454 <li><a class="reference internal" href="#single-socket-results" id="id25">6.2&nbsp;&nbsp;&nbsp;Single Socket Results</a></li>
 455 </ul>
 456 </li>
 457 <li><a class="reference internal" href="#licence" id="id26">7&nbsp;&nbsp;&nbsp;Licence</a></li>
 458 <li><a class="reference internal" href="#acknowledgements" id="id27">8&nbsp;&nbsp;&nbsp;Acknowledgements</a></li>
 459 <li><a class="reference internal" href="#bibliography" id="id28">9&nbsp;&nbsp;&nbsp;Bibliography</a></li>
 460 </ul>
 461 </div>
 462 <div class="section" id="introduction">
 463 <h1><a class="toc-backref" href="#id5">1&nbsp;&nbsp;&nbsp;Introduction</a></h1>
 464 <p>The lattice Boltzmann (LBM) benchmark kernels are a collection of LBM kernel
 465 implementations.</p>
 466 <p><strong>AS SUCH THE LBM BENCHMARK KERNELS ARE NO FULLY EQUIPPED CFD SOLVER AND SOLELY
 467 SERVES THE PURPOSE OF STUDYING POSSIBLE PERFORMANCE OPTIMIZATIONS AND/OR
 468 EXPERIMENTS.</strong></p>
 469 <p>Currently all kernels utilize a D3Q19 discretization and the
 470 two-relaxation-time (TRT) collision operator <a class="citation-reference" href="#ginzburg-2008" id="id1">[ginzburg-2008]</a>.
 471 All operations are carried out in double or single precision arithmetic.</p>
 472 </div>
 473 <div class="section" id="compilation">
 474 <h1><a class="toc-backref" href="#id6">2&nbsp;&nbsp;&nbsp;Compilation</a></h1>
 475 <p>The benchmark framework currently supports only Linux systems and the GCC and
 476 Intel compilers. Every other configuration probably requires adjustment inside
 477 the code and the makefiles. Furthermore some code might be platform or at least
 478 POSIX specific.</p>
 479 <p>The benchmark can be build via <tt class="docutils literal">make</tt> from the <tt class="docutils literal">src</tt> subdirectory. This will
 480 generate one binary which hosts all implemented benchmark kernels.</p>
 481 <p>Binaries are located under the <tt class="docutils literal">bin</tt> subdirectory and will have different names
 482 depending on compiler and build configuration.</p>
 483 <p>Compilation can target debug or release builds. Combined with both build types
 484 verification can be enabled, which increases the runtime and hence is not
 485 suited for benchmarking.</p>
 486 <div class="section" id="debug-and-verification">
 487 <h2><a class="toc-backref" href="#id7">2.1&nbsp;&nbsp;&nbsp;Debug and Verification</a></h2>
 488 <pre class="literal-block">
 489 make BUILD=debug BENCHMARK=off
 490 </pre>
 491 <p>Running <tt class="docutils literal">make</tt> with <tt class="docutils literal">BUILD=debug</tt> builds the debug version of
 492 the benchmark kernels, where no optimizations are performed,  line numbers and
 493 debug symbols are included as well as <tt class="docutils literal">DEBUG</tt> will be defined.  The resulting
 494 binary will be found in the <tt class="docutils literal">bin</tt> subdirectory and named
 495 <tt class="docutils literal"><span class="pre">lbmbenchk-linux-&lt;compiler&gt;-debug</span></tt>.</p>
 496 <p>Specifying <tt class="docutils literal">BENCHMARK=off</tt> turns on verification
 497 (<tt class="docutils literal">VERIFICATION=on</tt>), statistics (<tt class="docutils literal">STATISTICS=on</tt>), and VTK output
 498 (<tt class="docutils literal">VTK_OUTPUT=on</tt>) enabled.</p>
 499 <p>Please note that the generated binary will therefore
 500 exhibit a poor performance.</p>
 501 </div>
 502 <div class="section" id="release-and-verification">
 503 <h2><a class="toc-backref" href="#id8">2.2&nbsp;&nbsp;&nbsp;Release and Verification</a></h2>
 504 <p>Verification with the debug builds can be extremely slow. Hence verification
 505 capabilities can be build with release builds:</p>
 506 <pre class="literal-block">
 507 make BENCHMARK=off
 508 </pre>
 509 </div>
 510 <div class="section" id="benchmarking">
 511 <h2><a class="toc-backref" href="#id9">2.3&nbsp;&nbsp;&nbsp;Benchmarking</a></h2>
 512 <p>To generate a binary for benchmarking run make with</p>
 513 <pre class="literal-block">
 514 make
 515 </pre>
 516 <p>As default <tt class="docutils literal">BENCHMARK=on</tt> and <tt class="docutils literal">BUILD=release</tt> is set, where
 517 <tt class="docutils literal">BUILD=release</tt> turns optimizations on and <tt class="docutils literal">BENCHMARK=on</tt> disables
 518 verfification, statistics, and VTK output.</p>
 519 <p>See Options Summary below for further description of options which can be
 520 applied, e.g. TARCH as well as the Benchmarking section.</p>
 521 </div>
 522 <div class="section" id="compilers">
 523 <h2><a class="toc-backref" href="#id10">2.4&nbsp;&nbsp;&nbsp;Compilers</a></h2>
 524 <p>Currently only the GCC and Intel compiler under Linux are supported. Between
 525 both configuration can be chosen via <tt class="docutils literal"><span class="pre">CONFIG=linux-gcc</span></tt> or
 526 <tt class="docutils literal"><span class="pre">CONFIG=linux-intel</span></tt>.</p>
 527 </div>
 528 <div class="section" id="floating-point-precision">
 529 <h2><a class="toc-backref" href="#id11">2.5&nbsp;&nbsp;&nbsp;Floating Point Precision</a></h2>
 530 <p>As default double precision data types are used for storing PDFs and floating
 531 point constants. Furthermore, this is the default for the intrincis kernels.
 532 With the <tt class="docutils literal">PRECISION=sp</tt> variable this can be changed to single precision.</p>
 533 <pre class="literal-block">
 534 make PRECISION=sp   # build for single precision kernels
 535
 536 make PRECISION=dp   # build for double precision kernels (defalt)
 537 </pre>
 538 </div>
 539 <div class="section" id="cleaning">
 540 <h2><a class="toc-backref" href="#id12">2.6&nbsp;&nbsp;&nbsp;Cleaning</a></h2>
 541 <p>For each configuration and build (debug/release) a subdirectory under the
 542 <tt class="docutils literal">src/obj</tt> directory is created where the dependency and object files are
 543 stored.
 544 With</p>
 545 <pre class="literal-block">
 546 make CONFIG=... BUILD=... clean
 547 </pre>
 548 <p>a specific combination is select and cleaned, whereas with</p>
 549 <pre class="literal-block">
 550 make clean-all
 551 </pre>
 552 <p>all object and dependency files are deleted.</p>
 553 </div>
 554 <div class="section" id="options-summary">
 555 <h2><a class="toc-backref" href="#id13">2.7&nbsp;&nbsp;&nbsp;Options Summary</a></h2>
 556 <p>Options that can be specified when building the suite with make:</p>
 557 <table border="1" class="docutils">
 558 <colgroup>
 559 <col width="7%" />
 560 <col width="12%" />
 561 <col width="6%" />
 562 <col width="75%" />
 563 </colgroup>
 564 <thead valign="bottom">
 565 <tr><th class="head">name</th>
 566 <th class="head">values</th>
 567 <th class="head">default</th>
 568 <th class="head">description</th>
 569 </tr>
 570 </thead>
 571 <tbody valign="top">
 572 <tr><td>BENCHMARK</td>
 573 <td>on, off</td>
 574 <td>on</td>
 575 <td>If enabled, disables VERIFICATION, STATISTICS, VTK_OUTPUT. If disabled enables the three former options.</td>
 576 </tr>
 577 <tr><td>BUILD</td>
 578 <td>debug, release</td>
 579 <td>release</td>
 580 <td>debug: no optimization, debug symbols, DEBUG defined. release: optimizations enabled.</td>
 581 </tr>
 582 <tr><td>CONFIG</td>
 583 <td>linux-gcc, linux-intel</td>
 584 <td>linux-intel</td>
 585 <td>Select GCC or Intel compiler.</td>
 586 </tr>
 587 <tr><td>ISA</td>
 588 <td>avx512, avx, sse</td>
 589 <td>avx</td>
 590 <td>Determines which ISA extension is used for macro definitions of the intrinsics. This is <em>not</em> the architecture the compiler generates code for.</td>
 591 </tr>
 592 <tr><td>OPENMP</td>
 593 <td>on, off</td>
 594 <td>on</td>
 595 <td>OpenMP, i.,e.. threading support.</td>
 596 </tr>
 597 <tr><td>PRECISION</td>
 598 <td>dp, sp</td>
 599 <td>dp</td>
 600 <td>Floating point precision used for data type, arithmetic, and intrincics.</td>
 601 </tr>
 602 <tr><td>STATISTICS</td>
 603 <td>on, off</td>
 604 <td>off</td>
 605 <td>View statistics, like density etc, during simulation.</td>
 606 </tr>
 607 <tr><td>TARCH</td>
 608 <td>--</td>
 609 <td>--</td>
 610 <td>Via TARCH the architecture the compiler generates code for can be overridden. The value depends on the chosen compiler.</td>
 611 </tr>
 612 <tr><td>VERIFICATION</td>
 613 <td>on, off</td>
 614 <td>off</td>
 615 <td>Turn verification on/off.</td>
 616 </tr>
 617 <tr><td>VTK_OUTPUT</td>
 618 <td>on, off</td>
 619 <td>off</td>
 620 <td>Enable/Disable VTK file output.</td>
 621 </tr>
 622 </tbody>
 623 </table>
 624 <p><strong>Suboptions for ``ISA=avx512``</strong></p>
 625 <table border="1" class="docutils">
 626 <colgroup>
 627 <col width="20%" />
 628 <col width="5%" />
 629 <col width="5%" />
 630 <col width="69%" />
 631 </colgroup>
 632 <thead valign="bottom">
 633 <tr><th class="head">name</th>
 634 <th class="head">values</th>
 635 <th class="head">default</th>
 636 <th class="head">description</th>
 637 </tr>
 638 </thead>
 639 <tbody valign="top">
 640 <tr><td>SOFTWARE_PREFETCH_LOOKAHEAD_L1</td>
 641 <td>int &gt;= 0</td>
 642 <td>0</td>
 643 <td>Software prefetch lookahead of elements into L1 cache, value is multiplied by vector size (<tt class="docutils literal">VSIZE</tt>).</td>
 644 </tr>
 645 <tr><td>SOFTWARE_PREFETCH_LOOKAHEAD_L2</td>
 646 <td>int &gt;= 0</td>
 647 <td>0</td>
 648 <td>Software prefetch lookahead of elements into L2 cache, value is multiplied by vector size (<tt class="docutils literal">VSIZE</tt>).</td>
 649 </tr>
 650 </tbody>
 651 </table>
 652 <p>Please note this options require AVX-512 PF support of the target processor.</p>
 653 </div>
 654 </div>
 655 <div class="section" id="invocation">
 656 <h1><a class="toc-backref" href="#id14">3&nbsp;&nbsp;&nbsp;Invocation</a></h1>
 657 <p>Running the binary will print among the GPL licence header a line like the following:</p>
 658 <pre class="literal-block">
 659 LBM Benchmark Kernels 0.1, compiled Jul  5 2017 21:59:22, type: verification
 660 </pre>
 661 <p>if verfication was enabled during compilation or</p>
 662 <pre class="literal-block">
 663 LBM Benchmark Kernels 0.1, compiled Jul  5 2017 21:59:22, type: benchmark
 664 </pre>
 665 <p>if verfication was disabled during compilation.</p>
 666 <div class="section" id="command-line-parameters">
 667 <h2><a class="toc-backref" href="#id15">3.1&nbsp;&nbsp;&nbsp;Command Line Parameters</a></h2>
 668 <p>Running the binary with <tt class="docutils literal"><span class="pre">-h</span></tt> list all available parameters:</p>
 669 <pre class="literal-block">
 670 Usage:
 671 ./lbmbenchk -list
 672 ./lbmbenchk
 673     [-dims XxYxZ] [-geometry box|channel|pipe|blocks[-&lt;block size&gt;]] [-iterations &lt;iterations&gt;] [-lattice-dump-ascii]
 674     [-rho-in &lt;density&gt;] [-rho-out &lt;density] [-omega &lt;omega&gt;] [-kernel &lt;kernel&gt;]
 675     [-periodic-x]
 676     [-t &lt;number of threads&gt;]
 677     [-pin core{,core}*]
 678     [-verify]
 679     -- &lt;kernel specific parameters&gt;
 680
 681 -list           List available kernels.
 682
 683 -dims XxYxZ     Specify geometry dimensions.
 684
 685 -geometry blocks-&lt;block size&gt;
 686                 Geometetry with blocks of size &lt;block size&gt; regularily layout out.
 687 </pre>
 688 <p>If an option is specified multiple times the last one overrides previous ones.
 689 This holds also true for <tt class="docutils literal"><span class="pre">-verify</span></tt> which sets geometry dimensions,
 690 iterations, etc, which can afterward be override, e.g.:</p>
 691 <pre class="literal-block">
 692 $ bin/lbmbenchk-linux-intel-release-dp -verfiy -dims 32x32x32
 693 </pre>
 694 <p>Kernel specific parameters can be obtained via selecting the specific kernel
 695 and passing <tt class="docutils literal"><span class="pre">-h</span></tt> as parameter:</p>
 696 <pre class="literal-block">
 697 $ bin/lbmbenchk-linux-intel-release-dp -kernel kernel-name -- -h
 698 ...
 699 Kernel parameters:
 700 [-blk &lt;n&gt;] [-blk-[xyz] &lt;n&gt;]
 701 </pre>
 702 <p>A list of all available kernels can be obtained via <tt class="docutils literal"><span class="pre">-list</span></tt>:</p>
 703 <pre class="literal-block">
 704 $ ../bin/lbmbenchk-linux-gcc-debug-dp -list
 705 Lattice Boltzmann Benchmark Kernels (LbmBenchKernels) Copyright (C) 2016, 2017 LSS, RRZE
 706 This program comes with ABSOLUTELY NO WARRANTY; for details see LICENSE.
 707 This is free software, and you are welcome to redistribute it under certain conditions.
 708
 709 LBM Benchmark Kernels 0.1, compiled Jul  5 2017 21:59:22, type: verification
 710 Available kernels to benchmark:
 711    list-aa-pv-soa
 712    list-aa-ria-soa
 713    list-aa-soa
 714    list-aa-aos
 715    list-pull-split-nt-1s-soa
 716    list-pull-split-nt-2s-soa
 717    list-push-soa
 718    list-push-aos
 719    list-pull-soa
 720    list-pull-aos
 721    push-soa
 722    push-aos
 723    pull-soa
 724    pull-aos
 725    blk-push-soa
 726    blk-push-aos
 727    blk-pull-soa
 728    blk-pull-aos
 729 </pre>
 730 </div>
 731 <div class="section" id="kernels">
 732 <h2><a class="toc-backref" href="#id16">3.2&nbsp;&nbsp;&nbsp;Kernels</a></h2>
 733 <p>The following list shortly describes available kernels:</p>
 734 <ul class="simple">
 735 <li><strong>push-soa/push-aos/pull-soa/pull-aos</strong>:
 736 Unoptimized kernels (but stream/collide are already fused) using two grids as
 737 source and destination. Implement push/pull semantics as well structure of
 738 arrays (soa) or array of structures (aos) layout.</li>
 739 <li><strong>blk-push-soa/blk-push-aos/blk-pull-soa/blk-pull-aos</strong>:
 740 The same as the unoptimized kernels without the blk prefix, except that they support
 741 spatial blocking, i.e. loop blocking of the three loops used to iterate over
 742 the lattice. Here manual work sharing for OpenMP is used.</li>
 743 <li><strong>aa-aos/aa-soa</strong>:
 744 Straight forward implementation of AA pattern on full array with blocking support.
 745 Manual work sharing for OpenMP is used. Domain is partitioned only along the x dimension.</li>
 746 <li><strong>aa-vec-soa/aa-vec-sl-soa</strong>:
 747 Optimized AA kernel with intrinsics on full array. aa-vec-sl-soa uses only
 748 one loop for iterating over the lattice instead of three nested ones.</li>
 749 <li><strong>list-push-soa/list-push-aos/list-pull-soa/list-pull-aos</strong>:
 750 The same as the unoptimized kernels without the list prefix, but for indirect addressing.
 751 Here only a 1D vector of is used to store the fluid nodes, omitting the
 752 obstacles. An adjacency list is used to recover the neighborhood associations.</li>
 753 <li><strong>list-pull-split-nt-1s-soa/list-pull-split-nt-2s-soa</strong>:
 754 Optimized variant of list-pull-soa. Chunks of the lattice are processed as
 755 once. Postcollision values are written back via nontemporal stores in 18 (1s)
 756 or 9 (2s) loops.</li>
 757 <li><strong>list-aa-aos/list-aa-soa</strong>:
 758 Unoptimized implementation of the AA pattern for the 1D vector with adjacency
 759 list. Supported are array of structures (aos) and structure of arrays (soa)
 760 data layout is supported.</li>
 761 <li><strong>list-aa-ria-soa</strong>:
 762 Implementation of AA pattern with intrinsics for the 1D vector with adjacency
 763 list. Furthermore it contains a vectorized even time step and run length
 764 coding to reduce the loop balance of the odd time step.</li>
 765 <li><strong>list-aa-pv-soa</strong>:
 766 All optimizations of list-aa-ria-soa. Additional with partial vectorization
 767 of the odd time step.</li>
 768 </ul>
 769 <p>Note that all array of structures (aos) kernels might require blocking
 770 (depending on the domain size) to reach the performance of their structure of
 771 arrays (soa) counter parts.</p>
 772 <p>The following table summarizes the properties of the kernels. Here <strong>D</strong> means
 773 direct addressing, i.e. full array, <strong>I</strong> means indirect addressing, i.e. 1D
 774 vector with adjacency list, <strong>x</strong> means supported, whereas <strong>--</strong> means unsupported.
 775 The loop balance B_l is computed for D3Q19 model with <strong>double precision</strong> floating
 776 point for PDFs (8 byte) and 4 byte integers for the index (adjacency list).
 777 As list-aa-ria-soa and list-aa-pv-soa support run length coding their effective
 778 loop balance depends on the geometry. The effective loop balance is printed
 779 during each run.</p>
 780 <table border="1" class="docutils">
 781 <colgroup>
 782 <col width="29%" />
 783 <col width="14%" />
 784 <col width="14%" />
 785 <col width="6%" />
 786 <col width="10%" />
 787 <col width="10%" />
 788 <col width="16%" />
 789 </colgroup>
 790 <thead valign="bottom">
 791 <tr><th class="head">kernel name</th>
 792 <th class="head">prop. step</th>
 793 <th class="head">data layout</th>
 794 <th class="head">addr.</th>
 795 <th class="head">parallel</th>
 796 <th class="head">blocking</th>
 797 <th class="head">B_l [B/FLUP]</th>
 798 </tr>
 799 </thead>
 800 <tbody valign="top">
 801 <tr><td>push-soa</td>
 802 <td>OS</td>
 803 <td>SoA</td>
 804 <td>D</td>
 805 <td>x</td>
 806 <td>--</td>
 807 <td>456</td>
 808 </tr>
 809 <tr><td>push-aos</td>
 810 <td>OS</td>
 811 <td>AoS</td>
 812 <td>D</td>
 813 <td>x</td>
 814 <td>--</td>
 815 <td>456</td>
 816 </tr>
 817 <tr><td>pull-soa</td>
 818 <td>OS</td>
 819 <td>SoA</td>
 820 <td>D</td>
 821 <td>x</td>
 822 <td>--</td>
 823 <td>456</td>
 824 </tr>
 825 <tr><td>pull-aos</td>
 826 <td>OS</td>
 827 <td>AoS</td>
 828 <td>D</td>
 829 <td>x</td>
 830 <td>--</td>
 831 <td>456</td>
 832 </tr>
 833 <tr><td>blk-push-soa</td>
 834 <td>OS</td>
 835 <td>SoA</td>
 836 <td>D</td>
 837 <td>x</td>
 838 <td>x</td>
 839 <td>456</td>
 840 </tr>
 841 <tr><td>blk-push-aos</td>
 842 <td>OS</td>
 843 <td>AoS</td>
 844 <td>D</td>
 845 <td>x</td>
 846 <td>x</td>
 847 <td>456</td>
 848 </tr>
 849 <tr><td>blk-pull-soa</td>
 850 <td>OS</td>
 851 <td>SoA</td>
 852 <td>D</td>
 853 <td>x</td>
 854 <td>x</td>
 855 <td>456</td>
 856 </tr>
 857 <tr><td>blk-pull-aos</td>
 858 <td>OS</td>
 859 <td>AoS</td>
 860 <td>D</td>
 861 <td>x</td>
 862 <td>x</td>
 863 <td>456</td>
 864 </tr>
 865 <tr><td>aa-soa</td>
 866 <td>AA</td>
 867 <td>SoA</td>
 868 <td>D</td>
 869 <td>x</td>
 870 <td>x</td>
 871 <td>304</td>
 872 </tr>
 873 <tr><td>aa-aos</td>
 874 <td>AA</td>
 875 <td>AoS</td>
 876 <td>D</td>
 877 <td>x</td>
 878 <td>x</td>
 879 <td>304</td>
 880 </tr>
 881 <tr><td>aa-vec-soa</td>
 882 <td>AA</td>
 883 <td>SoA</td>
 884 <td>D</td>
 885 <td>x</td>
 886 <td>x</td>
 887 <td>304</td>
 888 </tr>
 889 <tr><td>aa-vec-sl-soa</td>
 890 <td>AA</td>
 891 <td>SoA</td>
 892 <td>D</td>
 893 <td>x</td>
 894 <td>x</td>
 895 <td>304</td>
 896 </tr>
 897 <tr><td>list-push-soa</td>
 898 <td>OS</td>
 899 <td>SoA</td>
 900 <td>I</td>
 901 <td>x</td>
 902 <td>x</td>
 903 <td>528</td>
 904 </tr>
 905 <tr><td>list-push-aos</td>
 906 <td>OS</td>
 907 <td>AoS</td>
 908 <td>I</td>
 909 <td>x</td>
 910 <td>x</td>
 911 <td>528</td>
 912 </tr>
 913 <tr><td>list-pull-soa</td>
 914 <td>OS</td>
 915 <td>SoA</td>
 916 <td>I</td>
 917 <td>x</td>
 918 <td>x</td>
 919 <td>528</td>
 920 </tr>
 921 <tr><td>list-pull-aos</td>
 922 <td>OS</td>
 923 <td>AoS</td>
 924 <td>I</td>
 925 <td>x</td>
 926 <td>x</td>
 927 <td>528</td>
 928 </tr>
 929 <tr><td>list-pull-split-nt-1s</td>
 930 <td>OS</td>
 931 <td>SoA</td>
 932 <td>I</td>
 933 <td>x</td>
 934 <td>x</td>
 935 <td>376</td>
 936 </tr>
 937 <tr><td>list-pull-split-nt-2s</td>
 938 <td>OS</td>
 939 <td>SoA</td>
 940 <td>I</td>
 941 <td>x</td>
 942 <td>x</td>
 943 <td>376</td>
 944 </tr>
 945 <tr><td>list-aa-soa</td>
 946 <td>AA</td>
 947 <td>SoA</td>
 948 <td>I</td>
 949 <td>x</td>
 950 <td>x</td>
 951 <td>340</td>
 952 </tr>
 953 <tr><td>list-aa-aos</td>
 954 <td>AA</td>
 955 <td>AoS</td>
 956 <td>I</td>
 957 <td>x</td>
 958 <td>x</td>
 959 <td>340</td>
 960 </tr>
 961 <tr><td>list-aa-ria-soa</td>
 962 <td>AA</td>
 963 <td>SoA</td>
 964 <td>I</td>
 965 <td>x</td>
 966 <td>x</td>
 967 <td>304-342</td>
 968 </tr>
 969 <tr><td>list-aa-pv-soa</td>
 970 <td>AA</td>
 971 <td>SoA</td>
 972 <td>I</td>
 973 <td>x</td>
 974 <td>x</td>
 975 <td>304-342</td>
 976 </tr>
 977 </tbody>
 978 </table>
 979 </div>
 980 </div>
 981 <div class="section" id="id2">
 982 <h1><a class="toc-backref" href="#id17">4&nbsp;&nbsp;&nbsp;Benchmarking</a></h1>
 983 <p>Correct benchmarking is a nontrivial task. Whenever benchmark results should be
 984 created make sure the binary was compiled with:</p>
 985 <ul class="simple">
 986 <li><tt class="docutils literal">BENCHMARK=on</tt> (default if not overriden) and</li>
 987 <li><tt class="docutils literal">BUILD=release</tt> (default if not overriden) and</li>
 988 <li>the correct ISA for macros (i.e. intrinsics) is used, selected via <tt class="docutils literal">ISA</tt> and</li>
 989 <li>use <tt class="docutils literal">TARCH</tt> to specify the architecture the compiler generates code for.</li>
 990 </ul>
 991 <div class="section" id="intel-compiler">
 992 <h2><a class="toc-backref" href="#id18">4.1&nbsp;&nbsp;&nbsp;Intel Compiler</a></h2>
 993 <p>For the Intel compiler one can specify depending on the target ISA extension:</p>
 994 <ul class="simple">
 995 <li>SSE:          <tt class="docutils literal"><span class="pre">TARCH=-xSSE4.2</span></tt></li>
 996 <li>AVX:          <tt class="docutils literal"><span class="pre">TARCH=-xAVX</span></tt></li>
 997 <li>AVX2 and FMA: <tt class="docutils literal"><span class="pre">TARCH=-xCORE-AVX2,-fma</span></tt></li>
 998 <li>AVX512:       <tt class="docutils literal"><span class="pre">TARCH=-xCORE-AVX512</span></tt></li>
 999 <li>KNL:          <tt class="docutils literal"><span class="pre">TARCH=-xMIC-AVX512</span></tt></li>
1000 </ul>
1001 <p>Compiling for an architecture supporting AVX (Sandy Bridge, Ivy Bridge):</p>
1002 <pre class="literal-block">
1003 make ISA=avx TARCH=-xAVX
1004 </pre>
1005 <p>Compiling for an architecture supporting AVX2 (Haswell, Broadwell):</p>
1006 <pre class="literal-block">
1007 make ISA=avx TARCH=-xCORE-AVX2,-fma
1008 </pre>
1009 <p>WARNING: ISA is here still set to <tt class="docutils literal">avx</tt> as currently we have the FMA intrinsics not
1010 implemented. This might change in the future.</p>
1011 <!-- TODO: add isa=avx512 and add docu for knl -->
1012 <!-- TODO: kein prefetching wenn AVX-512 PF nicht unterstuetz wird -->
1013 <p>Compiling for an architecture supporting AVX-512 (Skylake):</p>
1014 <pre class="literal-block">
1015 make ISA=avx512 TARCH=-xCORE-AVX512
1016 </pre>
1017 <p>Please note that for the AVX512 gather kernels software prefetching for the
1018 gather instructions is disabled per default.
1019 To enable it set <tt class="docutils literal">SOFTWARE_PREFETCH_LOOKAHEAD_L1</tt> and/or
1020 <tt class="docutils literal">SOFTWARE_PREFETCH_LOOKAHEAD_L2</tt> to a value greater than <tt class="docutils literal">0</tt> during
1021 compilation. Note that this requires AVX-512 PF support from the target
1022 processor.</p>
1023 <p>Compiling for MIC architecture KNL supporting AVX-512 and AVX-512 PF:</p>
1024 <pre class="literal-block">
1025 make ISA=avx512 TARCH=-xMIC-AVX512
1026 </pre>
1027 <p>or optionally with software prefetch enabled:</p>
1028 <pre class="literal-block">
1029 make ISA=avx512 TARCH=-xMIC-AVX512 SOFTWARE_PREFETCH_LOOKAHEAD_L1=&lt;value&gt; SOFTWARE_PREFETCH_LOOKAHEAD_L2=&lt;value&gt;
1030 </pre>
1031 </div>
1032 <div class="section" id="pinning">
1033 <h2><a class="toc-backref" href="#id19">4.2&nbsp;&nbsp;&nbsp;Pinning</a></h2>
1034 <p>During benchmarking pinning should be used via the <tt class="docutils literal"><span class="pre">-pin</span></tt> parameter. Running
1035 a benchmark with 10 threads and pin them to the first 10 cores works like</p>
1036 <pre class="literal-block">
1037 $ bin/lbmbenchk-linux-intel-release-dp ... -t 10 -pin $(seq -s , 0 9)
1038 </pre>
1039 </div>
1040 <div class="section" id="general-remarks">
1041 <h2><a class="toc-backref" href="#id20">4.3&nbsp;&nbsp;&nbsp;General Remarks</a></h2>
1042 <p>Things the binary does nor check or control:</p>
1043 <ul class="simple">
1044 <li>transparent huge pages: when allocating memory small 4 KiB pages might be
1045 replaced with larger ones. This is in general a good thing, but if this is
1046 really the case, depends on the system settings (check e.g. the status of
1047 <tt class="docutils literal">/sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled</tt>).
1048 Currently <tt class="docutils literal">madvise(MADV_HUGEPAGE)</tt> is used for allocations which are aligned to
1049 a 4 KiB page, which should be the case for the lattices.
1050 This should result in huge pages except THP is disabled on the machine.
1051 (NOTE: madvise() is used if <tt class="docutils literal">HAVE_HUGE_PAGES</tt> is defined, which is currently
1052 hard coded defined in <tt class="docutils literal">Memory.c</tt>).</li>
1053 <li>CPU/core frequency: For reproducible results the frequency of all cores
1054 should be fixed.</li>
1055 <li>NUMA placement policy: The benchmark assumes a first touch policy, which
1056 means the memory will be placed at the NUMA domain the touching core is
1057 associated with. If a different policy is in place or the NUMA domain to be
1058 used is already full memory might be allocated in a remote domain. Accesses
1059 to remote domains typically have a higher latency and lower bandwidth.</li>
1060 <li>System load: interference with other application, especially on desktop
1061 systems should be avoided.</li>
1062 <li>Padding: For SoA based kernels the number of (fluid) nodes is automatically
1063 adjusted so that no cache or TLB thrashing should occur. The parameters are
1064 optimized for current Intel based systems. For more details look into the
1065 padding section.</li>
1066 <li>CPU dispatcher function: the compiler might add different versions of a
1067 function for different ISA extensions. Make sure the code you might think is
1068 executed is actually the code which is executed.</li>
1069 </ul>
1070 </div>
1071 <div class="section" id="padding">
1072 <h2><a class="toc-backref" href="#id21">4.4&nbsp;&nbsp;&nbsp;Padding</a></h2>
1073 <p>With correct padding cache and TLB thrashing can be avoided. Therefore the
1074 number of (fluid) nodes used in the data layout is artificially increased.</p>
1075 <p>Currently automatic padding is active for kernels which support it. It can be
1076 controlled via the kernel parameter (i.e. parameter after the <tt class="docutils literal"><span class="pre">--</span></tt>)
1077 <tt class="docutils literal"><span class="pre">-pad</span></tt>. Supported values are <tt class="docutils literal">auto</tt> (default), <tt class="docutils literal">no</tt> (to disable padding),
1078 or a manual padding.</p>
1079 <p>Automatic padding tries to avoid cache and TLB thrashing and pads for a 32
1080 entry (huge pages) TLB with 8 sets and a 512 set (L2) cache. This reflects the
1081 parameters of current Intel based processors.</p>
1082 <p>Manual padding is done via a padding string and has the format
1083 <tt class="docutils literal"><span class="pre">mod_1+offset_1(,mod_n+offset_n)</span></tt>, which specifies numbers of bytes.
1084 SoA data layouts can exhibit TLB thrashing. Therefore we want to distribute the
1085 19 pages with one lattice (36 with two lattices) we are concurrently accessing
1086 over as much sets in the TLB as possible.
1087 This is controlled by the distance between the accessed pages, which is the
1088 number of (fluid) nodes in between them and can be adjusted by adding further
1089 (fluid) nodes.
1090 We want the distance d (in bytes) between two accessed pages to be e.g.
1091 <strong>d % (PAGE_SIZE * TLB_SETS) = PAGE_SIZE</strong>.
1092 This would distribute the pages evenly over the sets. Hereby <strong>PAGE_SIZE * TLB_SETS</strong>
1093 would be our <tt class="docutils literal">mod_1</tt> and <strong>PAGE_SIZE</strong> (after the =) our <tt class="docutils literal">offset_1</tt>.
1094 Measurements show that with only a quarter of half of a page size as offset
1095 higher performance is achieved, which is done by automatic padding.
1096 On top of this padding more paddings can be added. They are just added to the
1097 padding string and are separated by commas.</p>
1098 <p>A zero modulus in the padding string has a special meaning. Here the
1099 corresponding offset is just added to the number of nodes. A padding string
1100 like <tt class="docutils literal"><span class="pre">-pad</span> 0+16</tt> would at a static padding of two nodes (one node = 8 b).</p>
1101 </div>
1102 </div>
1103 <div class="section" id="geometries">
1104 <h1><a class="toc-backref" href="#id22">5&nbsp;&nbsp;&nbsp;Geometries</a></h1>
1105 <p>TODO: supported geometries: channel, pipe, blocks, fluid</p>
1106 </div>
1107 <div class="section" id="performance-results">
1108 <h1><a class="toc-backref" href="#id23">6&nbsp;&nbsp;&nbsp;Performance Results</a></h1>
1109 <p>The sections lists performance values measured on several machines for
1110 different kernels and geometries and <strong>double precision</strong> floating point data/arithmetic.
1111 The <strong>RFM</strong> column denotes the expected performance as predicted by the
1112 Roofline performance model <a class="citation-reference" href="#williams-2008" id="id3">[williams-2008]</a>.
1113 For performance prediction of each kernel a memory bandwidth benchmark is used
1114 which mimics the kernels memory access pattern and the kernel's loop balance
1115 (see <a class="citation-reference" href="#kernels" id="id4">[kernels]</a> for details).</p>
1116 <div class="section" id="machine-specifications">
1117 <h2><a class="toc-backref" href="#id24">6.1&nbsp;&nbsp;&nbsp;Machine Specifications</a></h2>
1118 <p><strong>Ivy Bridge, Intel Xeon E5-2660 v2</strong></p>
1119 <ul class="simple">
1120 <li>Ivy Bridge architecture, AVX</li>
1121 <li>10 cores, 2.2 GHz</li>
1122 <li>SMT enabled</li>
1123 <li>memoy bandwidth:<ul>
1124 <li>copy-19             32.7 GB/s</li>
1125 <li>copy-19-nt-sl       35.6 GB/s</li>
1126 <li>update-19           37.4 GB/s</li>
1127 </ul>
1128 </li>
1129 </ul>
1130 <p><strong>Haswell, Intel Xeon E5-2695 v3</strong></p>
1131 <ul class="simple">
1132 <li>Haswell architecture, AVX2, FMA</li>
1133 <li>14 cores, 2.3 GHz</li>
1134 <li>2 x 7 cores in cluster-on-die (CoD) mode enabled</li>
1135 <li>SMT enabled</li>
1136 <li>memory bandwidth:<ul>
1137 <li>copy-19              47.3 GB/s</li>
1138 <li>copy-19-nt-sl        47.1 GB/s</li>
1139 <li>update-19            44.0 GB/s</li>
1140 </ul>
1141 </li>
1142 </ul>
1143 <p><strong>Broadwell, Intel Xeon E5-2630 v4</strong></p>
1144 <ul class="simple">
1145 <li>Broadwell architecture, AVX2, FMA</li>
1146 <li>10 cores, 2.2 GHz</li>
1147 <li>SMT disabled</li>
1148 <li>memory bandwidth:<ul>
1149 <li>copy-19              48.0 GB/s</li>
1150 <li>copy-nt-sl-19        48.2 GB/s</li>
1151 <li>update-19            51.1 GB/s</li>
1152 </ul>
1153 </li>
1154 </ul>
1155 <p><strong>Skylake, Intel Xeon Gold 6148</strong></p>
1156 <p>NOTE: currently we only use AVX2 intrinsics.</p>
1157 <ul class="simple">
1158 <li>Skylake server architecture, AVX2, AVX512, 2 FMA units</li>
1159 <li>20 cores, 2.4 GHz</li>
1160 <li>SMT enabled</li>
1161 <li>memory bandwidth:<ul>
1162 <li>copy-19              89.7 GB/s</li>
1163 <li>copy-19-nt-sl        92.4 GB/s</li>
1164 <li>update-19            93.6 GB/s</li>
1165 </ul>
1166 </li>
1167 </ul>
1168 <p><strong>Zen, AMD EPYC 7451</strong></p>
1169 <ul class="simple">
1170 <li>Zen architecture, AVX2, FMA</li>
1171 <li>24 cores, 2.3 GHz</li>
1172 <li>SMT enabled</li>
1173 <li>memory bandwidth:<ul>
1174 <li>copy-19              111.9 GB/s</li>
1175 <li>copy-19-nt-sl        111.7 GB/s</li>
1176 <li>update-19            109.2 GB/s</li>
1177 </ul>
1178 </li>
1179 </ul>
1180 <p><strong>Zen, AMD Ryzen 7 1700X</strong></p>
1181 <ul class="simple">
1182 <li>Zen architecture, AVX2, FMA</li>
1183 <li>8 cores, 3.4 GHz</li>
1184 <li>SMT enabled</li>
1185 <li>memory bandwidth:<ul>
1186 <li>copy-19              27.2 GB/s</li>
1187 <li>copy-19-nt-sl        27.1 GB/s</li>
1188 <li>update-19            26.1 GB/s</li>
1189 </ul>
1190 </li>
1191 </ul>
1192 </div>
1193 <div class="section" id="single-socket-results">
1194 <h2><a class="toc-backref" href="#id25">6.2&nbsp;&nbsp;&nbsp;Single Socket Results</a></h2>
1195 <ul class="simple">
1196 <li>Geometry dimensions are for all measurements 500x100x100 nodes.</li>
1197 <li>Note the <strong>different scaling on the y axis</strong> of the plots!</li>
1198 </ul>
1199 <table border="1" class="docutils">
1200 <colgroup>
1201 <col width="100%" />
1202 </colgroup>
1203 <tbody valign="top">
1204 <tr><td>Ivy Bridge, Intel Xeon E5-2660 v2, Double Precision</td>
1205 </tr>
1206 <tr><td><img alt="perf_emmy_dp" src="images/benchmark-emmy-dp.png" style="width: 1000.0px; height: 250.0px;" /></td>
1207 </tr>
1208 <tr><td>Ivy Bridge, Intel Xeon E5-2660 v2, Single Precision</td>
1209 </tr>
1210 <tr><td><img alt="perf_emmy_sp" src="images/benchmark-emmy-sp.png" style="width: 1000.0px; height: 250.0px;" /></td>
1211 </tr>
1212 <tr><td>Haswell, Intel Xeon E5-2695 v3, Double Precision</td>
1213 </tr>
1214 <tr><td><img alt="perf_hasep1_dp" src="images/benchmark-hasep1-dp.png" style="width: 1000.0px; height: 250.0px;" /></td>
1215 </tr>
1216 <tr><td>Haswell, Intel Xeon E5-2695 v3, Single Precision</td>
1217 </tr>
1218 <tr><td><img alt="perf_hasep1_sp" src="images/benchmark-hasep1-sp.png" style="width: 1000.0px; height: 250.0px;" /></td>
1219 </tr>
1220 <tr><td>Broadwell, Intel Xeon E5-2630 v4, Double Precision</td>
1221 </tr>
1222 <tr><td><img alt="perf_meggie_dp" src="images/benchmark-meggie-dp.png" style="width: 1000.0px; height: 250.0px;" /></td>
1223 </tr>
1224 <tr><td>Broadwell, Intel Xeon E5-2630 v4, Single Precision</td>
1225 </tr>
1226 <tr><td><img alt="perf_meggie_sp" src="images/benchmark-meggie-sp.png" style="width: 1000.0px; height: 250.0px;" /></td>
1227 </tr>
1228 <tr><td>Skylake, Intel Xeon Gold 6148, Double Precision, <strong>NOTE: currently we only use AVX2 intrinsics.</strong></td>
1229 </tr>
1230 <tr><td><img alt="perf_skylakesp2_dp" src="images/benchmark-skylakesp2-dp.png" style="width: 1000.0px; height: 250.0px;" /></td>
1231 </tr>
1232 <tr><td>Skylake, Intel Xeon Gold 6148, Single Precision, <strong>NOTE: currently we only use AVX2 intrinsics.</strong></td>
1233 </tr>
1234 <tr><td><img alt="perf_skylakesp2_sp" src="images/benchmark-skylakesp2-sp.png" style="width: 1000.0px; height: 250.0px;" /></td>
1235 </tr>
1236 <tr><td>Zen, AMD Ryzen 7 1700X, Double Precision</td>
1237 </tr>
1238 <tr><td><img alt="perf_summitridge1_dp" src="images/benchmark-summitridge1-dp.png" style="width: 1000.0px; height: 250.0px;" /></td>
1239 </tr>
1240 <tr><td>Zen, AMD Ryzen 7 1700X, Single Precision</td>
1241 </tr>
1242 <tr><td><img alt="perf_summitridge1_sp" src="images/benchmark-summitridge1-sp.png" style="width: 1000.0px; height: 250.0px;" /></td>
1243 </tr>
1244 <tr><td>Zen, AMD EPYC 7451, Double Precision</td>
1245 </tr>
1246 <tr><td><img alt="perf_naples1_dp" src="images/benchmark-naples1-dp.png" style="width: 1000.0px; height: 250.0px;" /></td>
1247 </tr>
1248 <tr><td>Zen, AMD EPYC 7451, Single Precision</td>
1249 </tr>
1250 <tr><td><img alt="perf_naples1_sp" src="images/benchmark-naples1-sp.png" style="width: 1000.0px; height: 250.0px;" /></td>
1251 </tr>
1252 </tbody>
1253 </table>
1254 </div>
1255 </div>
1256 <div class="section" id="licence">
1257 <h1><a class="toc-backref" href="#id26">7&nbsp;&nbsp;&nbsp;Licence</a></h1>
1258 <p>The Lattice Boltzmann Benchmark Kernels are licensed under GPLv3.</p>
1259 </div>
1260 <div class="section" id="acknowledgements">
1261 <h1><a class="toc-backref" href="#id27">8&nbsp;&nbsp;&nbsp;Acknowledgements</a></h1>
1262 <p>This work was funded by BMBF, grant no. 01IH15003A (project SKAMPY).</p>
1263 <p>This work was funded by KONWHIR project OMI4PAPS.</p>
1264 </div>
1265 <div class="section" id="bibliography">
1266 <h1><a class="toc-backref" href="#id28">9&nbsp;&nbsp;&nbsp;Bibliography</a></h1>
1267 <table class="docutils citation" frame="void" id="ginzburg-2008" rules="none">
1268 <colgroup><col class="label" /><col /></colgroup>
1269 <tbody valign="top">
1270 <tr><td class="label"><a class="fn-backref" href="#id1">[ginzburg-2008]</a></td><td>I. Ginzburg, F. Verhaeghe, and D. d'Humières.
1271 Two-relaxation-time lattice Boltzmann scheme: About parametrization, velocity, pressure and mixed boundary conditions.
1272 Commun. Comput. Phys., 3(2):427-478, 2008.</td></tr>
1273 </tbody>
1274 </table>
1275 <table class="docutils citation" frame="void" id="williams-2008" rules="none">
1276 <colgroup><col class="label" /><col /></colgroup>
1277 <tbody valign="top">
1278 <tr><td class="label"><a class="fn-backref" href="#id3">[williams-2008]</a></td><td>S. Williams, A. Waterman, and D. Patterson.
1279 Roofline: an insightful visual performance model for multicore architectures.
1280 Commun. ACM, 52(4):65-76, Apr 2009. doi:10.1145/1498765.1498785</td></tr>
1281 </tbody>
1282 </table>
1283 <p>Document was generated at 2018-05-10 14:10.</p>
1284 </div>
1285 </div>
1286 </body>
1287 </html>