2009年5月23日作成 ，2009年8月9日加筆修正
PCの性能向上，特にマルチコアCPUの台頭や，高速で精度の比較的高いDFT法の発達によって，家庭でもかなりのサイズの分子を，高精度な量子化学計算で扱えるようになりました．現在のところ，ほとんどのPCはx86アーキテクチャに基づくCPUを使用しており，AMDとIntelが二大メーカです．今回は，AMDのPhenom II X4 940（Deneb，定格3.0 GHz）とIntelのXeon 3360（Penryn，定格2.83 GHz，Core 2 Quad Q9550同等品）を用いて，無料で使用できるPC GAMESS/Firefly，GAMESSのベンチマークを実際の計算環境で行い，CPUの性能を比較検討してみました．
| CPU | Phenom II X4 940 Black Edition（3.0GHz） | Xeon X3360（2.83GHz） |
|---|---|---|
| メモリ | unbuffered ECC DDR2-800, 2GB × 4（dual channel） | DDR2, 2GB × 2（dual channel） |
| HDD（計算領域） | Barracuda 7200.10, 500 GB × 2 (RAID0) | Barracuda 7200.10, 500 GB × 2 (RAID0) |
| OS | openSUSE 11.1 | openSUSE 11.0 |
| Cコンパイラ | gcc 4.3.2 | gcc 4.3.1 |
| Fortranコンパイラ | ifort 11.0.08 (-xOオプションを使用) | ifort 11.0.08 (-xTオプションを使用) |
| BLAS | GotoBLAS 1.26 | MKL 10.1.1.019 |
使用したバージョンは7.1.FのMPICH並列化バージョンで，速度の比較はB3PW91/DZV(d,p)レベルのバニリンの構造最適化計算で行いました．なお，すべての計算は4コアを使用して行いました．
| CPU | クロック周波数/GHz | 計算時間/秒 |
|---|---|---|
| Phenom II X4 940 | 2.8 | 470.4 |
| Phenom II X4 940 | 3.0 | 443.9 |
| Phenom II X4 940 | 3.2 | 420.8 |
| Phenom II X4 940 | 3.4 | 403.8 |
| Xeon X3360 | 2.83 | 435.2 |
クロックあたりの速度ではXeon X3360（Core 2 Quad Q9550同等品）の方が高速な模様で，Xeon 2.83GHzはPhenom IIの3.1GHzくらいに相当しそうです．
また，Phenom IIの結果から，クロックと計算時間は単純な直線関係ではない模様です．
使用したバージョンは12 JAN 2009 (R1)です．計算速度の比較は，B3PW91/MIDIレベルでのバニリンの構造最適化計算で行いました．PC GAMESS/Fireflyのときより小さな基底関数を使用しているのに注意．なお，4コアのDDI並列計算です．
結果は以下の表の通りです．
| CPU | クロック周波数/GHz | 計算時間/秒 |
|---|---|---|
| Phenom II X4 940 | 2.8 | 587.8 |
| Phenom II X4 940 | 3.0 | 552.3 |
| Phenom II X4 940 | 3.2 | 519.7 |
| Phenom II X4 940 | 3.4 | 488.0 |
| Xeon X3360 | 2.83 | 557.2 |
今回はIntelのFortranコンパイラを使ったりしているので，まあ，PGIのコンパイラあたりでも試してみたいところですが，Phenom II 3.0GHzがXeon 2.83GHzとが同じくらいの計算速度でした．
ちなみにPhenom IIの結果を見る限り，GAMESSは計算速度とクロック周波数がほぼ比例している模様です．
なお，Phenom II 3.2GHzでバニリンの構造最適化をB3PW91/DZV(d,p)レベルで行うと1168.3秒かかり，先に記したPC GAMESS/Firefly 7.1.Fの2.8倍近く遅いという結果でした．
実計算環境における，クロックあたりの計算効率はIntelのXeon（Core 2，Penryn）がPhenom II（Deneb）に比べて一歩リードしているようですが，わずかな差で，数日以上かかる計算でないと，あまりその差を意識する必要はなさそうです．なお，消費電力についてはCore 2の方が小さいと言われてますので，この点ではCore 2は有利でしょう．
一方で，AMDのPhenom IIはCore 2と比べてクロックあたりの値段が安い（Core 2 Quad Q9550, 1MHz単価9.5円; Phenom II X4 940，1MHz単価6.6円．参考: CPU最安値情報 2009年5月22日）ため，クロックあたりの計算効率が劣っていても，より安価に高クロックな製品を購入できるので，クロックあたりの計算効率の差を埋めることができます．また，中程度の価格のマザーボードでもECCメモリに対応しているといった特徴があります．最近のメモリは安価のものでも比較的よくできているのでECCが必須という感じはしませんが，まあ，メモリ容量も大きくなってきているので，長時間計算を回すのならば，信頼性を確保するためにはあった方がよいでしょう．
したがって，コストや信頼性の面を重視するならPhenom IIが，消費電力を重視するならCore 2がよいでしょう．