當今高效能運算(HPC, High Performance Computing)領域中，大多數是以工作站或伺服器主機板，搭配單顆或多顆Intel Xeon家族處理器，以及超多記憶體與硬碟容量，必要時還會增加繪圖加速卡，以建構出超高效能運算主機，來處理各種超大量的工作(Single Heavy-loading Task)或是多項小量的工作(Multi-task)，讓多而複雜的工作能夠快速完成。

這類型的工作站電腦，大多是針對各行各業的專業創作與工程人員(專業美工、工程師、遊戲設計師、動畫特效師、醫療人員、科學家等等)，來進行各種專業繪圖、即時工程繪圖、醫療繪圖、即時運算、工程運算、資料分析、專業級影片處理/後製/轉檔、各種特效合成…等工作。當然，也有更高階的伺服器電腦，其適用於各種研究單位與專案團隊 (諸如物理類、生物類、醫學類、天文類…等等)，來進行各種研究計畫，透過深度學習、模擬演算，來獲取各種預測結果，或者讓辨識結果更精準。

直立式伺服器電腦，HPC應用的新選擇

由於放在機房裡面的機架式伺服器(Rack Server)電腦主機，往往受限於體積與散熱設計機制，使得1U與2U的Rack Server機種，在擴充能力上可能受到不少限制，至於4U以上等級的機種雖然空間比較高，但其擴充能力未必有桌上的直立式主機那樣方便，對於需要有彈性應用與擴充功能的使用環境，而不需要動用到機架等級的使用者來說，選擇直立式的伺服器主機，將會是更實際且經濟的選擇。



直立式伺服器(Tower Server)主機，其實就跟一般消費性的直立式電腦桌機外型類似，同樣採用直立式外型設計，但其散熱與擴充能力則更強化，以便可以安裝ATX/BTX等級的伺服器主機板，並可安裝更多高階的擴充卡，安裝更多的儲存裝置，讓該電腦工作站/伺服器能夠拿來進行專業繪圖或科學研究等領域的高階運算應用。

技嘉W291-Z00 Tower Server，打造最強AMD平台伺服器

以技嘉新推出的W291-Z00直立式伺服器主機，便是一款旗艦級的Tower Server。機身採用全鋁設計，剛韌十足，搭配其超大的內部空間，以及風速夠強勁的散熱風扇(含機身後12公分系統散熱風扇，以及機身前2組12公分擴充卡散熱風扇)，可為系統內部發熱元件快速降溫。此外，前置面板則另提供4組3.5吋/2.5吋磁碟機槽，可支援熱插拔，上面預留一組3.5吋磁碟機槽可安裝其他儲存裝置，整個伺服器主機必備的功能可說是非常齊備！





技嘉W291-Z00直立式伺服器，採用AMD EPYC處理器平台，可發揮其強大運算能力及豐富I/O頻寬等優勢，搭配可以安裝最多4張運算加速卡(支援CUDA、OpenCL之GPGPU)，可應用在各種高效能運算等工作，像是各種科學模擬、機器學習、人工智慧，或是大數據資料庫分析處理等超大負載需求的工作，相較於Intel Xeon平台來說，AMD EPYC伺服器擁有更好的經濟成本效益與強大運算能力，可說是個人工作室、中小企業、大學等組織在設置HPC工作站/伺服器時的絕佳選擇。

支援AMD EPYC處理器平台，伺服器主機板絕佳新選擇

這款直立式伺服器，內部配備了技嘉MZ01-CE1伺服器主機板，支援AMD EPYC 7000系列的伺服器處理器，具有8組記憶體插槽，可支援8通道RDIMM/LRDIMM DDR4記憶體，最高可擴充到1TB。在儲存方面，支援4組SlimLine SAS埠 (共可支援16組SATA 6Gb/s儲存裝置)，搭配主機的空間可安裝到最多12組SATA儲存裝置。主機板也提供1組Ultra-Fast M.2 22110插槽(支援PCIe Gen.3 x4的NVMe SSD)。在PCIe插槽方面則提供4組PCIe Gen.3 x16與1組PCIe Gen.3 x8的插槽，因此要安裝4張佔用雙Slot的繪圖卡/加速卡來說，絕對沒問題！

技嘉W291-Z00 Tower Server內部檢視

接下來再仔細看看技嘉W291-Z00直立式伺服器主機的各項特色。整機採用鋁金屬材質，搭配絕佳的散熱導流設計，可快速將熱量帶出機殼外。主機前置面板具有鎖定功能，可防止其他人隨意動用該主機、或拆開主機殼。前置面板左下方可以看到各種燈號，右邊配置許多散熱孔有利於散熱。翻開前置門之後，即可看到熱插拔硬碟槽，上方預留磁碟槽，下方預留散熱風扇安裝槽。左下方則有USB 3.0與按鈕等前置燈號面板，讓管理者能夠輕鬆進行擴充、更換、維護等動作。

























































接下來看看這台技嘉伺服器所搭配的處理器、記憶體與繪圖加速卡等元件吧！

Server處理器：AMD EPYC 7601

DDR4 RDIMM記憶體：V-Color TR416G2D819-VHM

GPU加速卡：NVIDIA Tesla V100

專屬BMC埠，提供遠端開關機與螢幕監控功能

至於網路埠方面，技嘉MZ01-CE1主機板除內建2組1Gb/s的LAN埠之外，還配置了1組遠端管理專用的BMC (Baseboard Management Controller)埠，讓此伺服器得以透過LAN的方式來進行遠端監控、設定與管理。

在技嘉這塊主機板中，搭載的BMC晶片為ASPEED的AST2500遠端管理控制晶片。該晶片本身就是一顆800MHz ARM11處理器，可搭配DDR3/DDR4記憶體來當作管控整個電腦系統的附屬小電腦，再搭配一顆SK Hynix H5AN4G6NAFR-UHC DDR4-1600 512KB記憶體來做為系統運作之用。至於管控介面，則採用AMI的MegaRAC SP-X BMC韌體，以做為遠端管理控制之用。網路傳輸則是透過RMCP (Remote Management Control Protocol) 的封包格式，讓BMC可以經由LAN介面，賦予電腦管理者能夠收發IPMI(Intelligent Platform Management Interface, 智慧型平台管理介面)的訊息，達到遠端管控的目的！

以下來看看這個BMC管理介面可以做到的事情！

Windows 10平台下之資訊檢視

一般而言，HPC電腦大多會以Linux相關OS來當主要作業系統，比較少會用來安裝Windows平台。不過為了檢視此伺服器也能執行Windows 10，我們也嘗試安裝完成，並透過Windows 10平台來檢測此伺服器電腦。

專業繪圖領域方面效能簡單測試

以下我們透過Luxmark與Blender的Linux版本，來檢測這樣平台的整體效能。雖說一般做圖檔的Render，是不需要動用到這樣高檔的加速卡，只需要用到Quadro、FireGL等級的專業繪圖卡即可。但為測試出此平台一樣也能進行專業繪圖應用，因此也拿進行測試，而測試結果也僅供參考。

Blender測試

LuxMark測試

科學研究方面效能測試

接下來我們就要正式透過HPC等級的大量運算測試程式，來檢測此伺服器的能耐。這次我們使用的是NAMD2測試軟體，來測試技嘉W291-Z00伺服器在處理大量分子運動模擬時，所需要的運算時間。

有關於NAMD，是與分子動力學有關，用來模擬大型生物分子系統的程式，即生物分子建模程式，主要是用來進行各種模擬實驗，適合科學研究單位與學術單位使用。這次我們選擇了幾種樣板，搭配不同的CPU與GPU設定組合(採用單Thread、多Thread、加入處理器親和性設定、CPU搭配單GPU、CPU搭配多GPU等組合)，來測試出此伺服器的處理時間。以下就是各種測試說明與運算結果。

ApoA1測試

ApoA1是「載脂蛋白A1」 (Apolipoprotein A1)的簡稱，是血液中高密度脂蛋白(HDL)的主要蛋白質成分，在脂類代謝中起特殊作用。ApoA1的基準測試，是由92,224個原子組成，多年來一直是標準NAMD跨平台測試的基準測試，因此我們也使用ApoA1來進行測試。以下就是這次測試的比較結果。



上述的圖表可以看出，使用一般CPU單核心運算，效能非常慢，當開啟EPYC的64執行緒全速執行時，處理時間可以馬上從分鐘級降到秒鐘級！若開啟Affinity模式，可以再降個幾秒鐘。至於搭配GPGPU來運算的話，兩張Tesla V100在這裡算是小兒科的應用，處理時間可以降低到個位數秒鐘！當此平台發揮全速之下，可以5秒鐘就搞定了！

F1-ATPase測試

ATP合成酶是酶的一種，主要用於合成細胞中常見的分子能量單元，即三磷酸腺苷 (ATP)。生物馬達分子主要為ATPase，為一跨細胞膜之旋轉 (protein domain, F1)，因此F1-ATPase的基準測試，就是ATP合成酶的F1子單元的模型，F1-ATPAse使用到327,506個原子。此測試對於系統的需求會更為繁重一些，因此我們也列入測試項目。



上述的圖表可以看出，使用一般CPU單核心運算，必須算到近20分鐘的時間，實在有點慢，當開啟EPYC的64執行緒全速執行時，處理時間可以馬上從降到1分鐘內！若開啟Affinity模式可再省個4秒鐘左右。至於搭配GPGPU來運算的話，兩張Tesla V100在這裡可以提升不少處理時間，讓整體處理時間降到大約半分鐘以下！當此平台發揮全速之下，可以13秒內就完全搞定！

STMV (病毒) 測試

衛星煙草花葉病毒 (STMV, Satellite Tobacco Mosaic Virus) 是一種小型二十面體植物病毒，它會使煙草花葉病毒 (TMV) 的感染症狀惡化。而SMTV 則是可以研究分子動力學的絕佳測試項目之一，因為在各類病毒中，它相對較小，且在工作站或小型伺服器上，可以使用傳統的分子動力學模擬的對象中，是屬於中高等級的。STMV動用到1,066,628個分子。對於多處理器系統的效能表現會更加明顯，所以我們也列入測試項目。



上述的圖表可以看出，使用一般CPU單核心運算實在太慢，超過1小時以上，要是再複雜的運算，可能算到天黑都算不完，當開啟EPYC的64執行緒全速執行之後，處理時間可以馬上從降到3分鐘內！由此可見EPYC處理器的威力！若開啟Affinity模式可再省個25秒鐘左右。當然只靠CPU來運算是不夠的，在搭配GPGPU來運算後，透過兩張Tesla V100的幫忙，可以再減少不少時間，壓低到近2分鐘左右搞定！當此平台發揮全速之下，只要半分鐘左右就完全算完了！您說，這種級距是否差很多呢？！

STMV (病毒) 分子數壓縮測試

在額外測試方面，由於STMV的基準測試使用到大約1M個分子，而另有一個測試，可以額外產生出20倍與210倍的STMV分子，並測試壓縮STMV結構所需要的時間。這樣的壓縮測試將會把系統整個128GB記憶體用好用滿。我們也進行這樣的超大系統負載測試。



上述的圖表主要是以該平台全速發揮之下，透過壓縮1M、20M、210M的STMV結構，來測試整個平台的運算能耐。以前面的1M STMV為基準點來看，壓縮1M STMV大約只花16.69秒；而當STMV病毒擴大20倍之後，壓縮所需運算時間固然會增加，但測試後的處理時間只增加6.48倍。至於增加到210倍的數量時，壓縮所需的時間則是增加89.5倍。由此可看出，處理的資料量越大，此伺服器的處理速度會相對加快，以減少整個實驗計畫所需要的時間！

結語

整體而言，技嘉這款AMD EPYC平台的直立式伺服器主機，不僅擁有強大的CPU運算能力與I/O傳輸頻寬，搭配支援更多的記憶體容量，並可擴充4張專業繪圖卡或繪圖加速卡，賦予專業人士進行各種專業繪圖或科學研究、深度學習、AI等應用，最重要的是建置這樣一台AI等級的超級工作站時，能夠擁有更多的擴充彈性，包含CPU等級、記憶體容量多寡、各種不同的磁碟機配置方式，以及擴充卡的添購與否，這些都是可以自己做彈性的選擇，未來若有需要也可以進行擴充，不需要整台換掉！



因此，透過上述的技嘉W291-Z00伺服器主機的介紹與評測，可以了解專業工作站/伺服器也是可以根據工作需求來自行建構的，並應用在各種專業領域，不僅能在工作上帶來更精確、更高效率的運算能力，減少運算時間以提早完成任務，讓您的工作表現更加出色！非常值得想要組裝HPC環境、但要求更經濟的預算與更彈性的擴充空間，以組裝出真正頂級工作站/伺服器的專業人士來選購。

廠商資訊

廠商名稱：GIGABYTE Server 技嘉伺服器 - GIGA COMPUTING 技鋼科技股份有限公司
廠商電話：0800-079-800
廠商網址：www.gigabyte.com/tw/Enterprise

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