Bao nhiêu sự lựa chọn của hệ điều hành quan trọng đối với hiệu năng của mã máy tính khoa học?

Cách nói phổ biến để nói rằng Linux nhanh hơn và vì những lý do chính đáng. Nhưng như đã nêu trong tiêu đề, sự lựa chọn của hệ điều hành quan trọng như thế nào đối với hiệu năng của mã máy tính khoa học? Đối với những thứ mà hệ điều hành có liên quan trực tiếp hơn (như chơi trò chơi hoặc kết xuất video), chắc chắn có thể có sự khác biệt. Nhưng nếu tôi chạy một số mã trong MATLAB, giải các PDE trong Julia hoặc đang thực hiện một số đại số tuyến tính trên GPU bằng CUDA: thực sự có sự khác biệt hiệu năng có thể đo được giữa Windows, MacOS và Linux không?

Tôi tự hỏi nếu có ai đã thực hiện điểm chuẩn để xem sự khác biệt đó có tồn tại không. Có lẽ sự khác biệt tồn tại khi sử dụng một số phần mềm như MATLAB vì sự khác biệt trong trình biên dịch họ sử dụng? Hoặc có thể trình điều khiển CUDA nhanh hơn một hệ điều hành so với hệ điều hành khác? Hay đôi khi hệ điều hành can thiệp rất nhiều như vấn đề WDDM CUDA ?

Lưu ý: Tôi biết có những lý do khác để chọn một hệ điều hành nằm ngoài phạm vi của câu hỏi này. Tôi đặc biệt tự hỏi về hiệu suất.

Về nguyên tắc nên có ít sự khác biệt vì các bộ công cụ cơ bản thường tương tự nhau nếu không giống nhau: thư viện, trình biên dịch (và phần cứng). Trong thực tế, có thể có sự cải thiện từ việc sử dụng các nút 'mỏng'. Đó không phải là GUI, không có email nào chạy ở mặt sau hoặc bất kỳ quy trình nào khác mà một hệ điều hành có thể sẽ tạo điều kiện cho trải nghiệm người dùng. Có thể dễ dàng hơn để thiết lập hệ điều hành 'máy chủ' trong linux từ một bản phân phối tiêu chuẩn có thể dẫn đến một máy gọn gàng hơn nhiều để chạy mã chuyên sâu điểm nổi. Ngay cả khi đó, những lợi thế sẽ không được chú ý miễn là không có hoạt động của người dùng ngoài mã đang chạy.

Tôi nhớ đã đọc hai hoặc ba năm trước về thống kê phân phối HĐH cho Danh sách 500 máy tính nhanh nhất thế giới. Số máy tính đang chạy dựa trên Linux / unix là 498, Windows 2 và không có MacOS. Thật không may, tôi không thể lấy lại số liệu thống kê. Bài viết SuperComputer của Wikipedia chỉ nêu:

"Mặc dù hầu hết các siêu máy tính hiện đại đều sử dụng hệ điều hành Linux, mỗi nhà sản xuất đều có nguồn gốc Linux cụ thể và không có tiêu chuẩn công nghiệp nào tồn tại, một phần do sự khác biệt về kiến ​​trúc phần cứng yêu cầu thay đổi để tối ưu hóa hệ điều hành cho từng thiết kế phần cứng" .

Ngay cả khi bài viết này không đưa ra con số của sự phân phối, nó ít nhất mang lại một xu hướng rõ ràng cho các máy tính chạy Linux. Trong một lĩnh vực mà mỗi bit hiệu năng đều được tính (và số tiền cần thiết để điều chỉnh hệ thống theo đặc tả siêu máy tính rất có thể không có, vì vậy tôi không cho rằng bản chất nguồn mở là lợi ích chính ở đây).

Trên một máy trạm khá bình thường, Linux có xu hướng quản lý tài nguyên tốt hơn, ví dụ như sử dụng ít bộ nhớ hơn và có xu hướng ổn định hơn. Tuy nhiên, đây là một kinh nghiệm cá nhân về số liệu thống kê của tôi sau nó và không nên khái quát mà không có xác nhận (Win 7 so với Ubuntu 14.04).