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Les performances de ZutaCore testé par le Boston Labs

Les performances de ZutaCore testé par le Boston Labs

ZutaCore : le système de refroidissement testé par nos laboratoires Boston.

 

Introduction

 

Le système liquid cooling constitue une véritable révolution des systèmes de refroidissement depuis déjà quelques années dans le domaine de l’informatique. Ce dernier existe déjà dans les domaines de l’automobiles et s’est donc désormais étendu. Il s’agit d’un système innovant, qui utilise bien sûr de l’eau pour dissiper la chaleur du CPU :  elle a donc un rôle de liquide caloporteur.

Les laboratoires Boston ont effectué une batterie de tests pour comparer le système de liquid cooling ZutaCore à un système de refroidissement par ventilation.

 

Cet article présentera les différentes analyses qui toucheront :

 

-          La température

-          La fréquence et de l’horloge

-          La capacité de rendu

-          La consommation d’énergie

 

Regardons de plus près ces expériences et surtout leurs résultats.

 

Le protocole expérimental

 

Pour cette expérience, nos experts ont effectué un comparatif en opposant des dissipateurs thermiques à hautes performances installés sur le CPU de Supermicro versus le ZutaCore. Ces deux systèmes seront entreposés premièrement sur un H12 BigTwin 2U4N, chaque nœud contient un AMD 7742 (TDP de 225W). Pour la comparaison, ces mêmes systèmes seront également installés sur un H12 Ultra 1U à processeur DUAL AMD EPYC 7763 (TDP de 280W).

La température ambiante se fixait entre 25°C et 35°C grâce à la gestion du l’unité HVAC.

 

Test de température

 

Test de température de l’AMD EPYC 7742 (225W) avec AS-212-HNTR

 

Cette expérience s’effectue donc sur le H12 Big Twin 2U4N équipé d’un processeur dual AMD EPYC 7742. Ici, il conviendra de comparer la température des deux CPU, appelés CPU 1 et CPU 2. Respectivement, le premier est le plus éloigné du système de refroidissement alors que le deuxième est adjacent à ce système.

Pour ce test qui a duré 20 minutes à partir de l’instant où l’on avait atteint la température initiale souhaitée, l’application Blender barbershop scene a été utilisée. Dans ce protocole, nos laboratoires ont opté pour les trois températures ambiantes suivantes : 25°C, 30°C et 35°C.

 

Le CPU2 connaît un meilleur résultat du fait qu’il se trouve à l’avant du châssis alors que le CPU1 est ventilé par de l’air déjà chauffé par le CPU2. Selon la température ambiance de base souhaitée, on obtenait les résultats suivants :

 

Température ambiante recherchée

Appareils

CPI 1

En °C

CPU2

En °C

25°C

Air-cooled heat rejection unit

86

65

ZutaCore

56

55

30°C

Air-cooled heat rejection unit

89

68

ZutaCore

61

62

35°C

Air-cooled heat rejection unit

95

78

ZutaCore

66

66

 

 

Le point important à noter est la différence plus que nette de température du CPU1 plus prédisposé à chauffer. On remarque un écart évident de 30°C en passant du Air-cooled heat rejection unit (AIR-COOL désormais) au ZetaCore.

Lorsque la température ambiante atteint les 35°C, le CPU1 ne peut supporter plus de 94°C, or ici la température redescend, grâce au ZetaCore, à 66°C. Le AIR-COOL ne peut donc refroidir suffisamment le processeur 1 sous les 94°C, ce qui peut engendrer des dégradations matérielles. Un refroidissement plus poussé permettra donc une meilleure qualité de fonctionnement du processeur ainsi qu’une longévité plus ample.

 

 

Test de température de l’AMD EPYC 7763 (280W) avec AS-1024US-TRT

 

Le protocole d’expérience va différer quelque peu du fait de la configuration propre du produit, i.e. de l’emplacement des modules. Ce modèle fait partie du haut-de-gamme Supermicro Ultra 1U. En effet, les deux CPUs ne sont plus superposés mais disposés horizontalement sur le PCB, derrière les ventilateurs.

Nous avions vu précédemment que les deux processeurs du AS-212-HNTR étaient disposés plus verticalement, pour ainsi dire. En effet, le CPU 2 était situé devant le ventilateur alors que le CPU1, quant à lui, était devant le CPU 2.

Le fait qu’il ne soit plus réparti en superposition mais de façon linéaire permettra de réduire les effets d’air réchauffé d’un CPU vers un autre, ce qui optimise donc les performances de refroidissement.

Regardons les résultats pour mieux rendre compte des performances du refroidissement.

 

Température ambiante recherchée

Appareils

CPI 1

En °C

CPU2

En °C

25°C

Air-cooled heat rejection unit

85

83

ZutaCore

63

63

30°C

Air-cooled heat rejection unit

94

85

ZutaCore

66

64

35°C

Air-cooled heat rejection unit

94

89

ZutaCore

66

68

 

Les tests démontrent bien que ZutaCore ne peine pas pour refroidir les CPUs. Ceci est d’autant plus important que cela a permis de réduire le nombre de ventilateurs de 8 à 6 et donc de réaliser des économies d’énergie.

 

Test de fréquence

 

Nos experts Boston ont également analysé les répercussions de ce refroidissement sur la fréquence et les horloges du cœur du CPU. Autrement dit, à quel point les temps de rendu ont été améliorés grâce à une meilleure gestion de la température.

 

Température ambiante de 25°C

 

Observons les graphiques réalisés par les laboratoires :

 

Comportement des horloges du CPU1 (à gauche) et du CPU2 (à gauche) grâce au AIR-COOL (en rouge) et au ZutaCore (en vert) à une température ambiante de 25°C.

 

L’élément saillant dans ces graphiques est le comportement du CPU 1 en termes de fréquence et d’horloge. On voit dans le graphique de gauche une certaine latence avec l’AIR-COOL, du fait que la fréquence baisse : on note une fréquence allant de 2400GHz à 1600GHz pour la fréquence la plus basse lors de l’exécution du cycle Blender. La différence en GHz est de 800GHz. Même si cette baisse est temporaire, elle est cependant irrégulière comme on l’observe des secondes 00:14 à 0:25.

Avec ZutaCore, la fréquence est nette plus stable, sans être parfaite. En effet, sur un lapse de 4 secondes, de 00:14 à 00:18, la fréquence ne descend pas sous les 2300GHz, pour une différence de 200GHz

 

On constate donc un écart de latence réduit de 5 secondes sur le plan temporel et un écart de baisse de 600GHz.

 

Température ambiante de 30°C

 

Observons à présent les résultats :

 

 Comportement des horloges du CPU1 (à gauche) et du CPU2 (à gauche) grâce au AIR-COOL  (en rouge) et au ZutaCore (en vert) à une température ambiante de 30°C.

 

Même bilan ici, la fréquence et l’horloge sont plus stables avec le ZutaCore.

La durée à la fréquence la plus basse à gauche, soit de 00:18 à 00:24 fait baisser les GHz à 1900GHz. A droite, la durée la plus basse, soit de 00:24 à 00:25, a une fréquence à 2300GHz.

 

Température ambiante de 35°C

 

Le bilan avec une température ambiante de 35°C sera plus pertinent :

Comportement des horloges du CPU1 (à gauche) et du CPU2 (à gauche) grâce au AIR-COOL  (en rouge) et au ZutaCore (en vert) à une température ambiante de 35°C.

 

La fréquence à gauche est très apériodique, le pic de fréquence le plus bas est 1400GHz avec le AIR-COOL. Avec le ZutaCore, la fréquence est nettement moins instable. Le pic de fréquence le plus bas ne dépasse pas les 2100GHz.

 

A la lumière de ces données, on peut donc dire que la fréquence et l’horloge de CPU sont plus stables. La fréquence ne descend jamais sous les 2000GHz avec le ZutaCore. Comme nous avons dit que ce dernier était plus efficace pour le refroidissement, on peut donc affirmer que la stabilité de la fréquence et de l’horloge est en lien avec le refroidissement plus efficace du CPU.

Comme la stabilité est améliorée, cela veut donc dire que le temps de rendu doit être affecté.

 

 

Le temps d’exécution de rendu

 

Nos experts ont également fait un test du rendu en gardant les mêmes paramètres de température ambiante et bien entendu d’équipement. Observons les données suivantes :

 

 

Temps d’exécution de rendu d’AMD EPYC 7742 avec AIR-COOL (en orange) et avec ZutaCore (en bleu).

 

Quelle que soit la température, ZutaCore remporte la course du rendu le plus rapide à chaque reprise. On remarque également des gains de minutes remarquables, en particulier la différence de 4 minutes et 5 secondes pour la température ambiante de 35°C, soit une amélioration du rendu de 17%. Cela est très probablement lié à l’amélioration de la stabilité de la fréquence et de l’horloge des CPU.

 

Test de consommation d’énergie

 

Le but de cet exercice était de vérifier si le type de refroidissement du processeur utilisé aura un impact sur la consommation électrique globale du serveur.

Pour effectuer nos tests, nous avons choisi un Supermicro AS-1024US-TRT et l'avons connecté directement à un wattmètre HAMEG MH8115-2. Nous avons effectué des relevés de puissance à intervalles d'une seconde pendant toute l'heure du cycle de test, puis nous avons utilisé toutes les valeurs recueillies pour calculer la consommation électrique moyenne.

Les deux configurations de refroidissement ont été testées avec les 8 ventilateurs installés, mais avec la configuration de refroidissement liquide, nous avons également essayé de tester avec un nombre réduit de ventilateurs, de 8pcs à 6pcs.

Cette fois, comme générateur de charge, nous avons utilisé le test Prime95 Small FFTs Torture pour pousser les processeurs à leurs limites et générer une consommation d'énergie maximale. Les tests ont été effectués à 25C de température ambiante.

 

Power consumption [W]

Air-cooling (8 fans)

725.6

ZutaCore (8 fans)

676.8

ZutaCore (6 fans)

662.1

 

 

D'après les résultats des tests, en adoptant la solution de refroidissement ZutaCore, nous avons réussi à économiser 48,8 W par serveur. En raison de la baisse de la température de l'unité centrale, les ventilateurs du serveur ont fonctionné à des vitesses de rotation plus faibles, ce qui a permis de réduire la consommation d'énergie globale.

 

Cela signifie que si, par exemple, nous installons 34 AS-1024US-TRT dans un rack 42U, nous pouvons économiser jusqu'à près de 1,66 kW par rack. Bien sûr, nous devons garder à l'esprit la consommation d'énergie maximale du HRU à base d'air qui peut tirer jusqu'à 1,12 kW, ce qui réduit notre économie à 0,54 kW, mais pour les clients qui recherchent une efficacité énergétique maximale, ZutaCore propose également le HWU-W qui est un HRU à base d'eau. Le HRU-W utilise l'eau comme boucle secondaire pour refroidir le Novec 7000, ce qui signifie que la solution peut fonctionner à des températures ambiantes plus élevées avec des unités HVAC moins puissantes qui refroidissent l'air ambiant. Des économies supplémentaires peuvent être réalisées en réutilisant la chaleur qui est éjectée du HRU grâce aux systèmes de récupération de chaleur.

 

Conclusion

 

ZutaCore offre des performances de refroidissement considérables que nous pouvons résumer en ces quelques points :

 

  • Meilleures performances de l'unité centrale et réduction de la consommation d'énergie du serveur simultanément !
  • Meilleure performance de refroidissement par rapport au refroidissement par air
  • Tubes plus fins, faciles à acheminer à l'intérieur du serveur.
  • Possibilité de modifier et de concevoir les tubes à Boston pour toute configuration de serveur.
  • Liquide de refroidissement dialectique qui ne cause aucun dommage ou résidu en cas de fuite.
  • Possibilité de faire fonctionner le matériel du serveur à des températures ambiantes plus élevées, même en utilisant un HRU à air.

 

A Boston, nous cherchons les meilleures solutions pour vos projets. Si vous souhaitez obtenir plus d’informations relatives au ZutaCore, notre équipe est joignable à l’adresse servicespro@boston-it.fr ou par téléphone au +33 (0)1 72 81 06 76.

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