ARM confirme son efficacité énergétique avec Linpack

En peaufinant le support de certains logiciels scientifiques sur iOS, un chercheur montre qu’un iPad 2 vaut un superordinateur de 1985 et confirme l’étonnante efficacité de l’architecture ARM.

Ah le Cray 2… Un nom qui n’évoquera sans doute rien aux moins de vingt ans. Fin 85, nous nous extasions devant les incroyables graphismes de nos NES et l’Atari ST nous paraissait un monstre de puissance avec son processeur 16 bits ! À l’époque, le Cray 2, l’ordinateur le plus puissant du monde avec ses 1.9 GFlops avait quelque chose d’un mythe pour le commun des mortels. Rendez-vous compte : presque 2 milliards d’opérations mathématiques par seconde ! D’ailleurs, un super ordinateur de l’époque n’était pas, comme c’est le cas aujourd’hui, construit avec les mêmes composants que le PC du coin. Chacun était conçu spécialement, avec une architecture exotique et des composants sur mesure. Le Cray était d’ailleurs une machine « vectorielle », prévue pour opérer sur de grands tableaux de nombres simultanément. C’était l’ordinateur de la NASA, seuls les plus grands labos de recherche pouvaient en avoir un et seuls quelques scientifiques savaient les programmer.

Encore aujourd'hui, c'est la classe ! Il faut juste avoir un peu de place dans son bureau…

Il y a un an déjà, un scientifique avait adapté le fameux test Linpack à l’iPad 2. Linpack est un logiciel utilisant un certain nombre de librairies, standards dans le monde scientifique, qui sont spécialisées dans « l’algèbre linéaire ». Ce sont des calculs matriciels extrêmement courants et tous les superordinateurs du monde les supportent. Ils supportent ainsi également Linpack qui sert en quelque sorte de mètre étalon. Les librairies sous-jacentes sont souvent fournies par les fondeurs eux-mêmes. Intel et AMD offrent des versions très optimisées de LAPACK et ATLAS par exemple. La situation est bien différente avec les puces ARM, qui ne sont pas, à priori, destinées au calcul scientifique.

L’iPad 2, avec son Cortex A9 double cœur avait obtenu le score de 1.65 GFlops, le plaçant dans le peloton des superordinateurs des années 90.

Non content de ce résultat, Piotr Lusczcek a cherché à optimiser ATLAS et BLAS pour ARM et iOS. Du coup, l’iPad 2 passe à 2 Gflops, dépassant ainsi le Cray 2 ! Mieux, il donne également un récapitulatif de l’efficacité énergétique (Gflop / Watt) de différentes plateformes: 

Le résultat est édifiant : le Cortex A9 se révèle largement le plus efficace de tous avec 4 Gflops / Watt. Étonnamment, les moins efficaces s’avèrent être les processeurs Intel. Ni l’Atom, ni les Xeon Wesmere ne dépassent les 0.8 Gflops / Watt.

Les processeurs serveurs d’AMD se comportent un peu mieux, les Opterons Magny-Cours (12 cœurs) donnent 1 GFlops / Watt.

Moins inattendus, les GPGPU sont beaucoup plus efficaces pour ces calculs mathématiques largement parallèlisables. Les NVIDIA Fermi (Geforce 8xx) et les AMD FireStream donnent toutes deux environ 2.3 Gflops / Watt.

Bien sûr, les Cortex se cantonnent pour le moment à des puissances relativement faibles et atteindre 200 Gflops avec des Cortex A9 demanderait d’en mettre une centaine en parallèle, ce qui prendrait beaucoup plus de place qu’une simple carte graphique haut de gamme. D’ailleurs, cela a été fait avec des Pandaboards…

L’efficacité des processeurs ARM est donc une fois de plus démontrée, de même que le retard d’Intel en la matière. L’Atom testé est un N570, une puce gravée en 45nm et déjà surclassée par les Atom N2600 qui doivent approximativement doubler leur efficacité grâce au 32nm. Le problème, c’est que les Atom N570 s’avéraient 5 fois moins efficaces que les ARM. Même en 32nm, les Atom conservent donc un retard important.

Il serait évidemment très instructif de tester les nouvelles architectures ARM sorties récemment : Krait et Apple A6, en attendant les Cortex A15 et bien sûr : ARMv8. Cette dernière architecture, en 64 bits et dédiée aux serveurs pourrait bien être une menace sérieuse, même pour des Xeon 22nm…

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