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2016年8月的不同国家之间的超级计算机500强的分布
基于top500.org的对数图表,y轴为GFLOPS。红线表示最快超级计算机的速度,黄线表示TOP500上第500名计算机的速度,深蓝线表示TOP500上所有计算机速度的总和。注意Y軸是對數比例。
  TOP500上所有计算机速度的总和
  最快超级计算机
  第500名计算机的速度

TOP500計畫是針對全球已知最強大的電腦系統做出排名與詳細介紹。此計畫始於1993年並且一年出版兩次最新的超級計算機排名列表。每年的第一次排名公佈總是在六月份的國際超級計算機會議英语International Supercomputing Conference上,而第二次排名公佈則是在十一月份的超級計算會議英语Supercomputing Conference上。此計畫主旨在提供一個可靠的基礎去追蹤與偵測高效能計算的趨勢。[1]

TOP500列表是由德國曼海姆大學的Hans Meuer、美國田納西大學諾克斯維爾分校的Jack Dongarra以及美國勞倫斯伯克利國家實驗室的Erich Strohmaier與Horst Simon等人共同匯編的。

历史编辑

自1993年以來排名第一的計算機
公司 名称 国家 时间
IBM 高峰   美國 2018.6 -
国家并行计算机工程技术研究中心 神威·太湖之光   中国 2016.6 - 2018.6
国防科技大学 天河-2   中国 2013.6 -2016.6
克雷公司(Cray) 泰坦 (超級電腦)   美國 2012.11 - 2013.6
IBM 藍色基因/Q   美國 2012.06 - 2012.11
理化学研究所(RIKEN) 京 (超級電腦)   日本 2011.6 - 2012.6
国防科技大学 天河-1   中国 2010.11 - 2011.6
Cray 美洲虎 (超級計算機)   美國 2009.11 - 2010.11
IBM 走鵑 (超級電腦)   美國 2008.06 - 2009.11
IBM 藍色基因/L   美國 2004.11 - 2008.06
日本電氣(NEC) 地球模擬器   日本 2002.06 - 2004.11
IBM ASCI White   美國 2000.11 - 2002.06
英特爾 ASCI Red   美國 1997.06 - 2000.11
日立 CP-PACS   日本 1996.11 - 1997.06
日立 SR2201   日本 1996.06 - 1996.11
富士通 數值風洞   日本 1994.11 - 1996.06
英特爾 Paragon XP/S140   美國 1994.06 - 1994.11
富士通 數值風洞   日本 1993.11 - 1994.06
TMC CM-5英语CM-5   美國 1993.06 - 1993.11

架构编辑

截至2018年11月,所有TOP500超级计算机全部为64位,大部分是基于x86-64CPU英特尔EMT64AMDAMD64指令集架构),只有少数是基于精简指令集(RISC),其中有13台基于IBM POWER微处理器的超级计算机使用Power架构英语Power Architecture,有6台基于富士通设计的HAL SPARC64英语HAL SPARC64芯片,而这其中的“”是2011年第一台没有GPU的产品,且仍然在HPCG基准英语HPCG benchmark上排名第3。[2]还有两台计算机是基于中国的设计:申威神威SW26010也在使用中国的协处理器;后者还在2016年上升到了第一位(它后来被一台系统基于IBM POWER的计算机所超越)。另外,还有少数计算机使用了另一种非美国设计,即基于ARM架构的PEZY-SC[3],它是与英特尔Xeon配对的加速器。

有两台计算机是2018年第一次出现在表中的,它们所基于的架构在TOP500中从未见过。其一是一种新的x86-64微架构,它来自中国供应商中科曙光,使用基于Hygon Dhyana(中国版)的CPU(AMD和中方合作产品,基于AMD Zen),排名第38。另一台是列表中第一次基于ARM架构的计算机,它使用Cavium ThunderX2 CPU。[4]在2000年代早期32位x86和后来的64位x86-64取得优势之前,TOP500超级计算机大部分都是由各种RISC处理器系列构成的,包括SPARCMIPSPA-RISCAlpha等RISC架构。

近些年的异构计算,大多采用英伟达图形处理器(GPU)或英特尔基于x86的至强融核作为辅助处理器。它们在TOP500中占据了主导地位,是因为每瓦特性能和绝对性能都比较高。前十名基本上都是采用的这两种,近期唯一的例外就是前面提到的“京”。

 
TOP500超级计算机按处理器架构系列分布的历史趋势

操作系统编辑

地球模拟器超算之后,十多年来所有最快的超级计算机都使用基于Linux的操作系统。自2017年11月起,所有列出的超级计算机都使用基于Linux内核的操作系统。[5][6]

自2015年11月以来,列表中就没有计算机运行Windows了。2014年11月,Windows Azure[7]云计算机就退出最快超算列表了(其最佳排名为2012年的第165位)。此时,列表中基于Windows的超算就只剩下上海超级计算中心的“魔方”(Magic Cube)一台了,它最后一次出现在列表中是在2015年6月发布的名单中排名436,而其最佳排名为2008年的第11位。[8]

MIPS系统退出榜单已经十多年了,[9]但2017年11月(经过大幅升级后)跃升至第四位的晓光英语Gyoukou超算使用了MIPS作为协处理器一小部分。该超算使用了2,048核协处理器(而每个协处理器又有8×6核MIPS,使其“不再依赖外部的英特尔至强E5主机处理器”[10]),这使其比超算前10名中的其它超算更加节能。它在Green500上排名第五,而基于ZettaScaler-2.2的系统则占据了前三位。[11]它是迄今为止最大的系统,达到了1986万个核心,这几乎是TOP500中最多核系统(中国的神威·太湖之光,目前排名第三)的两倍。

当前前十排名编辑

此表列舉出2019年6月公布的TOP500名單中的前十名[12]
排名 名稱 國家和地區 場所 安裝
年份
供應商 處理器
核心數
Rmax
(Tflops)
Rpeak
(Tflops)
功率
(千瓦)
1 高峰   美國 橡樹嶺國家實驗室 2018 國際商業機器公司 2,414,592 148,600.0 200,794.9 10,096
2 Sierra   美國 勞倫斯利佛摩國家實驗室 2018 國際商業機器公司 1,572,480 94,640.0 125,712.0 7,438
3 神威·太湖之光   中华人民共和国 国家超级计算无锡中心 2016 国家并行计算机工程技术研究中心 10,649,600 93,014.6 125,435.9 15,371
4 天河-2   中华人民共和国 国家超级计算广州中心 2013 中国人民解放军国防科学技术大学 4,981,760 61,444.5 100,678.7 18,482
5 Frontera   美國 德克萨斯先进计算机中心英语Texas Advanced Computing Center 2019 Dell EMC 448,448 23,516.4 38,745.9 -
6 代恩特峰英语Piz Daint (supercomputer)   瑞士 瑞士国家超级计算中心英语Swiss National Supercomputing Centre 2013 克雷公司 387,872 21,230.0 27,154.3 2,384
7 三位一体英语Trinity (supercomputer)   美國 洛斯阿拉莫斯国家实验室 2015 克雷公司 979,072 20,158.7 41,461.2 7,578
8 AI桥接云基础架构日语AI橋渡しクラウド   日本 东京大学 2018 富士通 391,680 19,880.0 32,576.6 1,649
9 SuperMUC   德國 萊布尼茲超級計算中心英语Leibniz-Rechenzentrum 2012 联想集团 305,856 19,476.6 26,873.9 -
10 Lassen   美國 勞倫斯利佛摩國家實驗室 2018 國際商業機器公司
英伟达
迈络思英语Mellanox Technologies
288,288 18,200.0 23,047.2 -

各國家比較编辑

各國家比較 (2019年6月)[13]
國家 排名進入
TOP500
計算機數量
所佔
百分比
(%)
Rmax Sum (Rmax)
Gflops
Rpeak Sum (Rmax)
Gflops
處理器總數
  中华人民共和国 219 43.8 465,851,778 885,808,195 26,908,328
  美國 116 23.2 600,014,746 851,002,631 17,337,080
  日本 29 5.8 117,247,605 182,351,829 4,308,428
  法國 19 3.8 67,183,127 101,046,990 2,194,592
  英國 18 3.6 39,955,369 49,191,669 1,518,312
  德國 14 2.8 59,140,222 85,184,256 1,507,998
  愛爾蘭 13 2.6 21,438,430 27,555,840 748,800
  荷蘭 13 2.6 20,877,830 26,763,264 730,080
  加拿大 8 1.6 14,497,480 27,682,534 447,488
  新加坡 5 1 7,719,590 9,891,840 268,800
  澳大利亚 5 1 6,669,188 10,232,963 257,336
  義大利 5 1 30,098,790 47,843,836 794,032
  韩国 5 1 20,966,960 34,322,860 786,020
  瑞士 4 0.8 25,373,050 32,173,545 529,940
  南非 3 0.6 3,275,620 4,193,050 109,656
  巴西 3 0.6 4,082,300 7,123,661 125,184
  印度 3 0.6 7,457,490 8,228,006 241,224
  沙烏地阿拉伯 3 0.6 10,109,130 13,858,214 325,940
  芬兰 2 0.4 2,956,730 4,377,293 80,608
  俄羅斯 2 0.4 3,678,350 6,239,795 99,520
  瑞典 2 0.4 4,771,700 6,773,346 131,968
  西班牙 2 0.4 7,615,800 11,699,115 171,576
  中華民國 2 0.4 10,325,150 17,297,190 197,552
  丹麥 1 0.2 1,069,554 2,107,392 31,360
  捷克 1 0.2 1,457,730 2,011,641 76,896
  香港 1 0.2 1,649,110 2,119,680 57,600
  波蘭 1 0.2 1,670,090 2,348,640 55,728
  奥地利 1 0.2 2,726,078 3,761,664 37,920

參考文獻编辑

  1. ^ A. Petitet; R. C. Whaley; J. Dongarra; A. Cleary. HPL – A Portable Implementation of the High-Performance Linpack Benchmark for Distributed-Memory Computers [HPL – 分布式内存计算机高性能Linpack基准的可移植实现]. ICL – UTK Computer Science Department. 2016-02-24 [2016-09-22] (英语). 
  2. ^ HPCG - June 2018 | TOP500 Supercomputer Sites [HPCG - 2018年6月 | TOP500超级计算机网站]. www.top500.org. [2018-07-02] (英语). 
  3. ^ PEZY-SC - PEZY. wikichip.org. [2019-02-20] (英语). 
  4. ^ Astra - Apollo 70, Cavium ThunderX2 CN9975-2000 28C 2GHz, 4xEDR Infiniband | TOP500 Supercomputer Sites [Astra - Apollo 70, Cavium ThunderX2 CN9975-2000 28C 2GHz, 4xEDR Infiniband | TOP500超级计算机网站]. www.top500.org. [2018-12-06] (英语). 
  5. ^ Top500 – List Statistics [Top500 – 列表统计]. www.top500.org. 2017-11 (英语). 
  6. ^ Linux Runs All of the World’s Fastest Supercomputers [全球所有最快超算均运行于Linux]. Linux基金会. [2017-11-30] (英语). 
  7. ^ Microsoft Windows Azure [微软Windows Azure] (英语). 
  8. ^ Magic Cube – Dawning 5000A, QC Opteron 1.9GHz, Infiniband, Windows HPC 2008 [魔方 – 曙光5000A,QC Opteron 1.9GHz,InfiniBand,Windows HPC 2008] (英语). 
  9. ^ ORIGIN 2000 195/250 MHz | TOP500 Supercomputer Sites [ORIGIN 2000 195/250 MHz | TOP500超级计算机网站]. www.top500.org. [2017-11-15] (英语). 
  10. ^ PEZY-SC2 - PEZY. [2017-11-17] (英语). 
  11. ^ The 2,048-core PEZY-SC2 sets a Green500 record [2,048核的PEZY-SC2写进Green500记录]. WikiChip Fuse. 2017-11-01 [2017-11-15] (英语). Powering the ZettaScaler-2.2 is the PEZY-SC2. The SC2 is a second-generation chip featuring twice as many cores – i.e., 2,048 cores with 8-way SMT for a total of 16,384 threads. [..] The first-generation SC incorporated two ARM926 cores and while that was sufficient for basic management and debugging its processing power was inadequate for much more. The SC2 uses a hexa-core P-Class P6600 MIPS processor which share the same memory address as the PEZY cores, improving performance and reducing data transfer overhead. With the powerful MIPS management cores, it is now also possible to entirely eliminate the Xeon host processor. However, PEZY has not done so yet. [驱动ZettaScaler-2.2的是PEZY-SC2。SC2是第二代芯片,其核心数也达到了两倍。也就是说,2,048核带8向SMT,总共就会有16,384个线程。……第一代SC合并了两个ARM926核心,当其基础管理和调试足够用时,其处理能力便捉襟见肘。SC2使用一个六核P级P6600 MIPS处理器(它与PEZY核共享同样的内存地址),来提高性能并降低数据传输消耗。有了强大的MIPS管理核,它现在还可以完全取代至强主机处理器。然而,PEZY并没有这样做。] 
  12. ^ TOP500 LIST | TOP500 Supercomputer Sites. www.top500.org. [2019-06-18] (英语). 
  13. ^ List Statistics | TOP500 Supercomputer Sites. www.top500.org. [2018-06-26] (英语). 

外部連結编辑