第34屆超級計算機排行:Cray首次登頂、中國天河第五

2020-12-08 快科技

TOP500.org今天公布了第34屆全球超級計算機五百強排行榜，其中兩點特別值得關注：著名超級計算機廠商Cray終於擠掉IBM，史上第一次登上了榜首寶座；我國第一臺國產千萬億次(峰值性能/PetaFlops)超級計算機「天河一號」歷史性地殺到了第五位，中國也是繼美國之後世界上第二個能夠研製千萬億次超級計算機的國家。

近年來IBM憑藉藍色基因系列長期霸佔榜首位置，位於美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室、PowerXCell+Opteron處理器打造的「走鵑」(Roadrunner)還在2008年夏天第一個將Linpack實測最大性能帶到了PFlops級別(每秒一千萬億次浮點計算)。經過三次努力後，Cray打造、位於美國橡樹嶺國家實驗室計算科學中心的「美洲虎」(Jaguar)終於登頂成功，以1.759PFlops的最大性能傲視群雄(峰值性能2.331PFlops)。事實上在此前兩次排行中，美洲虎與走鵑之間的性能差距也不過僅僅4％。

美洲虎半年間性能猛增69％的秘密在於處理器核心數量的暴漲：在配備AMD剛剛發布的六核心「伊斯坦堡」Opteron 2435 2.6GHz(單顆浮點性能10.4GFlops)後，美洲虎的核心數從129600個增至224162個(+73％)，且每核心搭配2GB內存，每個完整的計算節點由12個處理核心和16GB共享內存組成，整套系統300TB內存、10PB(10000TB)硬碟。

另外走鵑系統中有兩個聯機單元(CU)被分離出去執行其他任務，Linpack性能反而從1.105PFlops降低到1.042PFlops，也間接成就了美洲虎。

Cray和橡樹嶺早在今年六月份就表示，他們沒有把美洲虎的計算能力浪費在Linpack測試上，而是迅速投入了科學難題中，而且當時就算勝出IBM走鵑也是微弱優勢，不如再耐心等待半年，給世界一個大大的意外。

據稱，美洲虎系統只用17小時17分鐘就搞定了一個n=5474272的線性方程系統。

從1976年開始，Cray就一直是超級計算機市場的No.1。在1993年6月TOP500榜單第一次發布的時候，其中41％的系統都來自Cray，第二名的富士通也僅佔13.8％。之後高性能計算市場風雲突變，Cray丟掉了領先地位，混跡於高端政府實驗室和學術研究中，IBM、HP等則迅速崛起。

在最新排行榜中Cray的系統只有19套，也就是說份額僅為可憐的3.8％，不過其中14套都在前一百名，而且佔據冠軍和季軍位置——排在第三名的「Kraken」((挪威傳說中的北海巨妖))位於美國田納西州大學國家計算科學研究院，也是出自Cray之手，處理器同樣是伊斯坦堡Opteron 2435，共計98928個處理核心，最大性能831.70TFlops。

德國JUGENE跌至第四位，而國防科技大學研製、十月底剛剛亮相、位於天津國家超級計算中心的天河一號(Tianhe-1)傲然屹立在第五位。這也是我國超級計算機的最好成績，此前曙光4000A和曙光5000A曾兩次排到第十位。

天河一號採用Intel Xeon E5540 2.53GHz/E5450 3.00GHz四核心處理器(分別為Nehalem和Penryn架構)、Infiniband網絡、Linux作業系統，共有71680個處理核心、98304GB內存，最大性能563.10TFlops，峰值性能1206.19TFlops，主要用來執行石油勘探、大飛機設計模擬等任務。

特別值得一提的是，這是一套混合設計系統，使用Intel處理器和AMD Radeon HD 4870 X2顯卡共同進行加速處理，每個節點內包含兩顆Xeon和一塊雙晶片的Radeon HD 4870 X2。NVIDIA Tesla/CUDA技術也在努力進軍超級計算機領域，不過TOP500.org暫時還不承認這種單純的GPU系統。

曙光5000A前次排名第十，半年前跌至第15，如今位列第19。另外中科院計算機網絡信息中心的「深騰7000」(DeepComp 7000)排在第43位，使用Xeon 3.00/2.93GHz四核心處理器，最大性能102.80TFlops，峰值性能145.97TFlops。

此番TOP500中我國內地貢獻了21套系統，份額4.2％，整體最大性能1379.877TFlops，另外香港特區1套(BladeCenter HS22/184位/32.325TFlops)，臺灣已經從榜單上消失。其他主要國家：美國277套、英國45套、德國27套、法國26套、日本16套。

其他要點：

1、Intel處理器佔據了80.4％(402套)的整體份額(上次339套/79.8％)和76％的四核心系統份額，採納Nehalem-EP架構處理器的系統已達95套，而上次位33套。IBM系統從55套降至52套，AMD從43套降至42套，但是前五名中有四個都採用了AMD處理器。

2、已經有426套系統使用了四核心處理器，在幾乎所有方面都加速了性能提升，另外雙核心系統59套、單核心系統只剩4套，還有3套使用AMD六核心伊斯坦堡、6套使用九核心的IBM Cell。

3、廠商方面HP製造的系統仍略微多於IBM的，210套對185套，但就總體性能來說還是IBM更高，34.8％對22.8％，只不過二者份額均有所下滑(Cray崛起)。

4、在前十強中，只有第四的德國JUGENE和第五的中國天河一號位於美國之外。

5、第500名半年前可排在第336位，性能為20TFlops，六個月前的TOP500門檻則是17.1TFlops。

6、全部500套系統總性能27.6PFlops，半年前時22.6PFlops，一年前則是16.9PFlops。

7、一百強的門檻已經從39.58TFlops提高到47.72TFlops。

8、500套系統平均處理核心9174個，此前兩次統計分別為8210個和6240個。

9、417套系統屬於集群(Cluster)，份額83.4％，成為最廣泛的超級計算機架構。

10、千兆乙太網仍是最流行的系統內部互連技術，用於259套，另外181套使用了InfiniBand。

11、前50名中：美國份額44％(低於整體55.4％)；IBM佔據30％的系統和33.6％的性能，第二名是Cray的18％和29.4％，HP在SGI之後僅列第四；只有一套系統在使用千兆乙太網；Cray XT系統應用最普及，份額18％，之後IBM藍色基因，16％；處理器方面Intel 38％、AMD 30％、IBM 28％；平均處理核心44338個，半年前是40871個，一年前是30490個。

第34屆超級計算機五百強TOP500排行榜詳細資料：

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全球超級計算機系統最新十強名單


Cray Jaguar資料


Cray Jaguar(超大圖)


天河一號資料

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