在德國法蘭克福舉行的國際超級計算大會上，2021第57版世界TOP500超級計算機排名正式公布，這一版Top10排名相比上一版只有很小的變化，唯一的一個新入圍的超級計算機是來自美國新能源部勞倫斯伯克利國家實驗室的Perlmutter系統(tǒng)。

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全球超級計算機500強是指國際TOP500組織發(fā)布的，全球已安裝的超級計算機系統(tǒng)排名，始于1993年，由美國與德國超算專家聯(lián)合編制，以超級計算機基準(zhǔn)程序Linpack測試值為序進(jìn)行 排名 ，每年發(fā)布兩次，其目的是促進(jìn)國際超級計算機領(lǐng)域的交流和合作，促進(jìn)超級計算機的推廣應(yīng)用。

這臺超算基于 HPE Cray“Shasta”平臺和由 GPU 加速和 CPU 節(jié)點的異構(gòu)系統(tǒng)。Perlmutter 實現(xiàn)了 64.6 Pflop/s的算力，使這臺超級計算機在新列表中排名第 5。

來自日本的“富岳”超級計算機仍然高居榜首，并且遙遙領(lǐng)先。

富岳由日本理化研究所和富士通聯(lián)合研發(fā)，在HPL標(biāo)準(zhǔn)下算力為442Pflop/s，這樣的性能表現(xiàn)超過了排名第二的美國頂點超級計算機的3倍。

這套系統(tǒng)基于富士通定制的ARM A64FX處理器，另外，在人工智能領(lǐng)域經(jīng)常使用的降精度計算中，這臺計算機的峰值性能超過了每秒鐘1exaflop，也就是每秒百萬億億次浮點運算。

富岳是世界上第一臺算力達(dá)到exaflop級別的超級計算機。

盡管前十名榜單變化不大，但是從整體排名來看，還是能發(fā)現(xiàn)一些重要的趨勢。

首先就是采用AMD處理器的超級計算機顯著增加，比如剛?cè)脒xTOP10榜單的Perlmutter就是在用的AMD EPYC 7763處理器，排在第6的Selene也采用了AMD EPYC 7742.

另外一個現(xiàn)象是在TOP500榜單中，盡管其中中國超級計算機的絕對數(shù)量還是遙遙領(lǐng)先，但是由上一次的212變?yōu)楝F(xiàn)在186臺，相應(yīng)的，美國則由上一次的113臺增至如今的123臺。尚不清楚是否是由于芯片供應(yīng)問題導(dǎo)致的負(fù)面效應(yīng)。

在綜合性能指標(biāo)上，來自美國的超級計算機仍然處于領(lǐng)先，目前總算力達(dá)到了856.8Pflop/s，而中國則為445.3Pflop/s。

從制造商維度來看，中國聯(lián)想目前是世界最大的超級計算機制造商，在TOP500中占據(jù)了35.8%的份額，而浪潮則緊隨其后。

而在性能表現(xiàn)上，富士通由于打造了富岳這臺怪物，所以在總算力上超過了聯(lián)想排在第一。

全球TOP10超級計算機排名

富岳

「富岳」超算系統(tǒng)擁有158,976個節(jié)點，4.85 PB總內(nèi)存，163 PB/s 內(nèi)存帶寬，15.9 PB NVMe L1存儲。

與那些使用X86+顯卡的超算不同，「富岳」使用的是基于ARM架構(gòu)的A64FX處理器。

A64FX擁有48個計算內(nèi)核，以及提供給操作系統(tǒng)使用的2或4個輔助內(nèi)核。

其采用全新的內(nèi)核設(shè)計，ARM V8架構(gòu)、64位生態(tài)系統(tǒng)、Tofu-D互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和PCIe Gen3 ×16。

同時還封裝有HBM2內(nèi)存，理論峰值內(nèi)存帶寬可達(dá)163 PB/s。

Tofu-D是什么？

Tofu是指「torus fusion」——「環(huán)形融合」，代表設(shè)計的尺寸組合與獨立配置和路由算法。D是指高「密度」節(jié)點和「動態(tài)」數(shù)據(jù)包切片的「雙軌 」傳輸。

這個難道真的不是日語的「豆腐」的諧音梗么。

雖然處理器沒有 GPU 加速器，但它具有SVE 512 位× 2向量擴展，可以在整數(shù)1、2、4 和8字節(jié)以及浮點16、32 和 64 位級別上運行。

中國的超算

高性能計算主用在理論、實驗難以解決的科學(xué)問題；大型、復(fù)雜、甚至不可重復(fù)和危險的工程設(shè)計和實驗等。

早在2015年美國就開始對中國施行超算芯片禁售，從產(chǎn)業(yè)鏈條和技術(shù)層面進(jìn)行遏制。

不過，我國目前正在進(jìn)行超算生態(tài)系統(tǒng)的國產(chǎn)化。

「天河一號」和「天河二號」已經(jīng)開始試用自主研制的飛騰CPU，而「神威·太湖之光」更是搭載了40960個我國自主研發(fā)的「申威26010」眾核處理器。

然而，目前更多的超算仍使用英特爾芯片。

好消息是，神威E級原型機的處理器、網(wǎng)絡(luò)芯片組、存儲和管理系統(tǒng)等核心器件全部實現(xiàn)國產(chǎn)化。

「天河三號」E級原型機則采用自主的飛騰處理器、天河高速互聯(lián)通信和麒麟操作系統(tǒng)，實現(xiàn)了芯片的全國產(chǎn)化，告別了前代的英特爾芯片。

神威•太湖之光

2016-2017年排名第一

研制廠商：國家并行計算機工程技術(shù)研究中心

部署單位：國家超級計算無錫中心

測試性能：93.015 PFLOPS

系統(tǒng)峰值：125.436 PFLOPS

主要參數(shù)：

40960 個計算節(jié)點

40960 顆 申威 26010 260C 1.45GHz CPU

1.31PB 內(nèi)存

230TB 儲存

天河二號

2013-2015年排名世界第一

研制廠商：國防科技大學(xué)

部署單位：廣州超級計算中心

測試性能：61.45 PFLOPS

系統(tǒng)峰值：100.68 PFLOPS

主要參數(shù)：

17792 個計算節(jié)點

35584 顆 Intel Xeon E5 - 2692 2.2GHz 12 核心 CPU

35584 顆 MATrix2000(1.2GHZ，2.46TFlops/ 顆）

5696 顆 Xeon Phi 31S1P 加速協(xié)處理器

3PB 內(nèi)存