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超级电脑 2014 上半年全球五百大排名:中国天河二号三度夺冠

2024-11-02 226

想知道目前全球运算速度最快的电脑是哪一台吗?答案是位于中国的超级电脑天河二号(Tianhe-2),它已经是第三次拿到超级电脑运算能力的第一名了。全球 500 大超级电脑(Top500)一直是资讯 IT 产业一个有趣的话题,第 43 届的排行榜刚于 2014 年 6 月公布,第二名则是美国的泰坦 (Titan) 超级电脑,第三名是美国的红杉 (Sequoia) 超级电脑。

超级电脑的发展,带动了人类在高复杂运算获得更多成果,商用化的超级电脑平台也会是大数据、海量资料的未来趋势要角,人类投注在超级电脑上的研发能量,终究都会让很多人受益。

根据这次最新公布的数据,位于中国国防科技大学的天河二号超级电脑,是中科曙光所开发,有 312 万颗核心处理器,其浮点运算速度达 33.86 petaflop/s,相当于第二快的超级电脑 Titan 的接近二倍。位于美国能源部橡树岭国家实验室的Titan,是超级电脑领域知名的克雷电脑公司 (Cray) 打造的,其浮点运算能力为 17.59 petaflop/s。

第三名的超级电脑 Sequoia 同样位于美国的能源部,不过是另一间实验室,也就是劳伦斯利福摩尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory;LLNL),这台超级电脑则是由则为蓝色巨人 IBM 所开发,浮点运算能力为 17.17petaflop/s。第四名则是位于日本理化学研究所的京 (K computer),由富士通打造,采用的是SPARC64 VIIIfx 2.0GHz 处理器。

大致上,和上届(第42次)排行榜的名单没有太大差别,新进榜的超级电脑是 Cray 开发的 XC30,这台超级电脑的运算能力达到3.14 petaflop/s,排名第10名,属于美国的机密政府单位,外界猜想这单位可能是美国国家安全局 NSA 吧?

越来越多国家有能力购买与建置超级电脑

这几年美国在排行榜上的超级电脑数量仍旧是全球最多的,目前有 233 台,但已经比半年前排行榜的 265 台要少了,衰退了 15%。不过中国拥有的超级电脑数量成长脚步也很快,上届排行榜是 63台,这次已经增加为 76 台在排行榜上,增加了 20%。能够进五百大排行榜的亚洲国家拥有的超级电脑数量正急起直追,已经等于英国、法国、德国这几个先进工业国拥有的超级电脑之和,日本是 30 台进榜,英国也是 30 台,法国是 27 台,德国是 23 台。台湾呢?只有一台超级电脑在榜上,是排名第 305 名的 ALPS,位于台湾的国家高速电脑中心,浮点运算能力只有 177.1 terabyte/s,和第一名的天河二号相比,浮点运算效能相差“二百倍”。

科技新报观察这次的数据,近五年的超级电脑效能增长已经大不如前,尽管前几名的超级电脑效能进步,但排行榜上后段班的超级电脑,以第五百名的机器来看,近五年平均只有 55% 的进步。对照 1994 年到 2008 年的表现,当时的平均年成长率则是高达 90%。这 20 年的第五百名超级电脑的翻新效率,也以 2014 年的排行榜中为最低。

这些迹象,是否代表目前的超级电脑运算提升已经碰到了瓶颈了呢?往好处想,超大型系统的建构受惠于半导体芯片的发展、多核心系统的更成熟,超级电脑算法的进步,使得对于超级运算能力巅峰的需求和产出能够达到让人满意的程度,但是不是超大型系统的建构与设计,目前的市场上需求似乎是趋缓了。

目前这五百台超级电脑的整体运算能力总和,达到 274 Pflop/s,上次是250 Pflop/s,再之前一届是 223 Pflop/s。

协同处理加速成显学,各平台与厂商表现不俗

在超级电脑的领域里,使用特制的 Linux 发行版 (97%),或特制的 Unix 操作系统 (2.4%),绝对是超级电脑的运算主流,微软的 Windows 平台在五百大超级电脑排行榜中,只有 2 台,比重是 0.4% 而已。

以主要的处理器平台来看,核心处理器的部分,英特尔在这五百台超级电脑中囊括了 85.4% 的比重,采用 IBM 处理器的比例仍旧是 8%,但采用 AMD Opteron 处理器的超级电脑从上次调查的 15%,滑落到这次的 6%,可见消长。使用的处理器核心数量方面,排行榜上有 96% 的超级电脑使用 6 颗以上的核心处理器,有 83% 的超级电脑使用了 8 颗以上的核心处理器。

这几年协同加速是超级电脑的重点技术之一,如果看处理器平台提升的部分,第一名的天河二号和第七名的 Stampede,采用的是英特尔的 Xeon Phi 处理器来加速演算效率。第二名的 Titan 与第六名的 Piz Daint,采用 NVIDIA 的绘图处理器来加速运算。全部五百台超级电脑系统中,有 62 台系统采用了这样的技术,比半年前的 53 台还要多。这次有 44 台使用 NVIDIA 绘图芯片加速,2 台采用 AMD 的Radeon芯片,14 台使用 Intel 的 Xeon Phi。

超级电脑的供应商方面,这次的排行榜,惠普 (HP) 仍旧是第一名,比重达到 36%,一共有 182 台超级电脑是惠普打造的。其次是排行榜达到 35% 比重的IBM,一共有 176 台超级电脑由 IBM 打造。和半年前的数据比较,惠普滑落了 3%,IBM 则增加了 2%。专门打造超级电脑的 Cray 公司,这次则有 51 台超级电脑上榜,比重为 10%。

科技新报新闻小辞典:TOP 500超级电脑列表

TOP500 列表,是由德国曼海姆大学 (University of Mannheim) 的 Hans Meuer、美国田纳西大学诺克斯维尔分校 (University of Tennessee, Knoxville) 的 Jack Dongarra 以及美国劳伦斯伯克利国家实验室 (NERSC/Lawrence Berkeley National Laboratory) 的 Erich Strohmaier 与 Horst Simon 等人共同汇整编辑出来的。每年6月的国际超级电脑大会 (International Supercomputing Conference),以及每年 11 月的 ACM/IEEE Supercomputing Conference,各公布一次半年度的排行榜,这些超级电脑会通过 LINPACK benchmark 测试,排行榜主要是以浮点运算能力做排序。

2014 年 6 月全球前 10 名超级电脑列表,完整 Top 500列表请点此

Rank Site System Cores Rmax (TFlop/s) Rpeak (TFlop/s) Power (kW)
1 National Super Computer Center in Guangzhou China Tianhe-2 (MilkyWay-2) – TH-IVB-FEP Cluster, Intel Xeon E5-2692 12C 2.200GHz, TH Express-2, Intel Xeon Phi 31S1P NUDT 3,120,000 33,862.7 54,902.4 17,808
2 DOE/SC/Oak Ridge National Laboratory United States Titan – Cray XK7 , Opteron 6274 16C 2.200GHz, Cray Gemini interconnect, NVIDIA K20x Cray Inc. 560,640 17,590.0 27,112.5 8,209
3 DOE/NNSA/LLNL United States Sequoia – BlueGene/Q, Power BQC 16C 1.60 GHz, Custom IBM 1,572,864 17,173.2 20,132.7 7,890
4 RIKEN Advanced Institute for Computational Science (AICS) Japan K computer, SPARC64 VIIIfx 2.0GHz, Tofu interconnect Fujitsu 705,024 10,510.0 11,280.4 12,660
5 DOE/SC/Argonne National Laboratory United States Mira – BlueGene/Q, Power BQC 16C 1.60GHz, Custom IBM 786,432 8,586.6 10,066.3 3,945
6 Swiss National Supercomputing Centre (CSCS) Switzerland Piz Daint – Cray XC30, Xeon E5-2670 8C 2.600GHz, Aries interconnect , NVIDIA K20x Cray Inc. 115,984 6,271.0 7,788.9 2,325
7 Texas Advanced Computing Center/Univ. of Texas United States Stampede – PowerEdge C8220, Xeon E5-2680 8C 2.700GHz, Infiniband FDR, Intel Xeon Phi SE10P Dell 462,462 5,168.1 8,520.1 4,510
8 Forschungszentrum Juelich (FZJ) Germany JUQUEEN – BlueGene/Q, Power BQC 16C 1.600GHz, Custom Interconnect IBM 458,752 5,008.9 5,872.0 2,301
9 DOE/NNSA/LLNL United States Vulcan – BlueGene/Q, Power BQC 16C 1.600GHz, Custom Interconnect IBM 393,216 4,293.3 5,033.2 1,972
10 Government United States Cray XC30, Intel Xeon E5-2697v2 12C 2.7GHz, Aries interconnect Cray Inc. 225,984 3,143.5 4,881.3

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