全球超算Top500发榜,日本「富岳」蝉联冠军,中美两国持续霸榜

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最近,TOP500超级计算机排名最新出炉。日本超算富岳 Fugaku 再次搭载ARM芯片夺冠!

不过,虽然日本的 Fugaku 超算巩固了它在榜单中的第一位置,但与此同时,本次排名榜单也反映了一个平坦的性能增长曲线。

第二名Summit,是IBM在田纳西州橡树岭国家实验室(ORNL)建造的系统,以148.8 PetaFLOPS的性能保持着美国最快的系统。拥有4356个节点,每个节点都容纳了两个22核Power9 CPU和6个NVIDIA Tesla V100 GPU。

第三名是位于加利福尼亚州劳伦斯-利弗莫尔国家实验室的系统Sierra,以94.6 PetaFLOPS的HPL排名第三。其架构与Summit非常相似,其4320个节点中的每个节点都配备了两颗Power9 CPU和四颗NVIDIA Tesla V100 GPU。

本次新上榜的 JUWELS Booster Module 位列榜单第七。JUWELS Booster Module单独运行时能够达到44.1 HPL PetaFLOPS,使其成为欧洲最强大的系统。

本次排名第十的 Dammam-7 安装在沙特阿拉伯的沙特阿美公司,是目前前十名中的第二台商用超级计算机,也是前十里第二台新上榜的机器。它采用英特尔Xeon Gold CPU和NVIDIA Tesla V100 GPU,在HPL基准上达到了22.4 PetaFLOPS。

富岳:以富士山的别名命名,搭载ARM芯片且创造新纪录

曾在2011年的时候,日本凭借K(京)超级计算机拿下了TOP500冠军,是世界上第一台每秒执行10万亿次运算的超级计算机,使用的是日本富士通研发的SPARC64处理器。去年,K超算退役。

Fugaku 富岳超算由日本理化研究所联合富士通打造,此前的代号叫Post-K,也就是京超算后一代的意思,最终以富士山的别名正式命名为 Fugaku。

值得注意的是这台超级计算机竟然是基于ARM架构的,这也是 TOP500 排行榜里首个采用ARM芯片的超级计算机。

从传统观念来看,ARM是移动芯片,性能比较低。目前,多数超级计算机仍然采用的是英特尔和AMD的芯片组。

与现有超算相比,这代超算最大的变化就是采用ARM架构,由富士通的48核A64FX SoC提供支持。

 富岳 Fugaku 的目标是要比上一代京计算机强100倍(即性能目标为1 exaflop) ,并在世界上具有高度的实用性。Fugaku 使用了158,976个 A64FX 处理器,使用富士通专有的环面融合互连技术连接在一起。

Fugaku 超算最大的变化就是CPU采用了ARM架构,峰值浮点性能高达 537PFLOPS(53.7亿亿次),Rmax性能为 442PFLOPS(PFLOPS指的是每秒1千万亿次浮点运算),是第二名超算 Summit 的近3倍,不过功耗也达到了29MW,也是 Summit 的接近3倍。

同时,富岳拥有442 PetaFLOPS,这也创造了新的世界纪录,使其领先榜单中排名第二的系统三倍。

目前Fugaku超算的性能还不是完整版,后续还会继续升级到1000PFLOPS,也就是百亿亿次,最终要在2021年左右投入使用。

据理化研究所称,除了运算速度,Fugaku在其他三个部门也是第一,成为全球首个获得「四项冠军」。其他三个部门是产业方面利用较多的计算手法性能,用于AI领域的计算性能,以及成为大数据解析指标的解析性能。

超算TOP500榜单

TOP500项目是针对全球已知最强大的计算机系统做出排名与详细介绍。此项目始于1993年并且一年出版两次最新的超级计算机排名列表。

图:自1993年以来登顶过榜首的超算

每年的第一次排名公布总是在6月份的国际超级计算机会议上,而第二次排名公布则是在11月份的超级计算会议上。此项目主旨在提供一个可靠的基础去追踪与侦测高性能计算的趋势。

图:top500超算处理器架构分布

从上图可以看出,截至2019年11月,所有TOP500超级计算机全部为64位,大部分是基于x86-64的CPU(英特尔的EMT64和AMD的AMD64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,有6台基于富士通设计的HAL SPARC64芯片。

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,它是与英特尔Xeon配对的加速器。

中国超算总数实力霸榜

Top500排行榜目前依然是由中国和美国的超级计算机主导 , 美国开发的另一台超级计算机Sierra排名第3,而中国的「神威·太湖之光」和「天河2A」分别排在第4和第6位。

中国长期以来在超算领域保持优势,对美国政府和研究机构触动很大,也促使美国加大投入研发新一代超级计算机。

为何各国要以举国之力研制新超算?

有专家曾介绍说,无论是的国防、材料科学、天文学,还是距离我们生活更近的天气预报、灾害监测、交通管理,超算都大有用武之地。

在抗击新冠疫情的过程中,各国超算也都倾尽全力。

中国「天河二号」超算协助搭建起「15秒断诊」的新冠CT影像智能诊断平台,并助力筛选能抑制病毒的小分子药物。美国Summit超算同样参与到新药研制中,模拟新冠病毒与不同化合物的反应。此次夺冠的日本Fugaku超算也为探索新药启动了试验。

由中国国家并行计算机工程技术研究中心(NRCPC)开发的「神威·太湖之光」排名第四。该系统完全由 Sunway 260核 SW26010处理器提供动力。2016年6月在中国无锡国家超级计算机中心安装,HPL性能为93 petaflops。

由中国国防科技大学开发的「天河2A」排名第6。它是采用 Intel 至强 CPU 和定制的 Matrix-2000协处理器的混合架构,HPL性能为61.4petaflop,目前部署在中国广州的国家超级计算机中心。

尽管本次公布的 Top500 排名榜单有两个新的系统进入了前10名,但是完整的名单记录了自1993年该项目开始以来最少的新项目。

或许传统的超算已经开始进入一个拐点的时刻,新兴的智能超算和未来的量子霸权也许会开启崭新的时代。

参考链接:

https://www.top500.org/news/top500-expands-exaflops-capacity-amidst-low-turnover/

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