最新全球超算500强榜单出炉：美国凭IBM重回第一 中国占比超40%仍“最多产”

德国法兰克福召开的全球超算大会（ISC2018）公布了“超级计算机500强”（TOP500）最新榜单。

美国凭借最新超算Summit重夺算力冠军,超算Sierra则位列第三。美国能源部（DOE）橡树岭国家实验室（ORNL）运行的IBM构建的超级计算机Summit以高性能Linpack（HPL）的122.3千万亿次/每秒的浮点运算性能排名第一，该性能指标也正被用于评估TOP500名单。

（图源：Oak Ridge National Laboratory）

Summit有4,356个节点，每个节点配备两个22核Power9 CPU和六个NVIDIA Tesla V100 GPU。 节点通过Mellanox双轨EDR InfiniBand网络连接在一起。

据官方介绍，Summit 的峰值计算能力可以达到每秒20 亿亿次，比神威·太湖之光要快60%。

以下是最新全球超算TOP 500榜单前10名：

在美国能源部劳伦斯利弗莫尔国家实验室的新系统中，Sierra获得了第三名，提供了71.6千万亿次/每秒的浮点运算。

另一方面，最近10年来中国超算技术奋起直追，中国企业和政府正逐渐成为超级计算机的最大制造者。超算500强中有206台来自中国，较去年底的比重增加了0.8%，达到 41.2%，美国则是再度衰退，仅剩24.8%。

在上一届的榜单中，中国超算“神威·太湖之光”和“天河2号”分别位列TOP500 第一、第二，美国的超算“Titan”则名列第五，也是20年来美国首次跌出该榜单的前三名。

由中国国家并行计算机工程技术研究中心（NRCPC）开发并安装在无锡国家超级计算中心的“神威太湖之光”系统在过去两年站上首位，此轮排名中位列第二。自2016年6月上线以来，它的HPL算力达到93千万亿次。

天河-2A也被称为银河-2A，尽管接受了一次重大升级，用定制的Matrix-2000协处理器取代了5年前的Xeon Phi加速器，但它还是下降了两级，进入了第四名。新硬件将系统的HPL算力性能从33.9千万亿次提高到61.4千万亿次，同时将功耗提高不到4％。天河-2A由中国国防科技大学（NUDT）开发，并安装在中国广州国家超级计算中心。

新的AI桥接云基础架构（ABCI）是名列第5的系统，HPL算力为19.9千万亿次。这台由富士通打造的超级计算机采用20核Xeon Gold处理器和NVIDIA Tesla V100 GPU。它在日本国家先进工业科学和技术研究所（AIST）安装落地。

整体排名亮点

尽管美国排名靠前，美国目前仅声称有124个系统上榜，创下新低。六个月前，美国有145个系统。与此同时，中国则增加至206个系统比上一轮多出4个个。

但是，主要归功于Summit和Sierra，美国在表现类别排行中似乎正准备超过中国、重回榜首。在美国安装的系统现在占安装总性能的38.2％，中国位居第二，占29.1％。与六个月前相比，这些数字是一大逆转。

其次是日本（36个系统）、英国（22个）、德国（21个）、法国（18个）。这些数字与之前列表中的数字几乎相同。

这是第一次，所有500个系统的总体性能超过了百亿亿次/每秒的浮点运算，精确来说是1.22百亿亿次。这从2017年11月的名单中的845千万亿次浮点运算。听起来令人印象深刻，安装性能的增长远低于我们在2013年之前看到的以前的长期趋势。

现在已有273个系统的HPL性能超过1千万亿次浮点运算，而上一个清单中的181个系统的数量反映出整体装机容量的增长。目前入门级别为716万亿次浮点运算，增加了168万亿次浮点运算。

技术趋势

全球超算500强中有110个使用了加速器，相比2017年11月的101个有所增长。这些系统中有96个搭载了英伟达的GPU，甚至一举包揽了前10名中的5个：Summit，Sierra，ABCI，Piz Daint和Titan。有7个系统配备了Xeon Phi协处理器，而PEZY加速器则用于4个系统。另外20个系统现在使用Xeon Phi作为主处理单元。

名单上，几乎所有的超级计算机（97.8％）都由拥有8个或更多内核的主处理器，以提供强力运行支持，超过一半（53.2％）的超算甚至拥有超过16个内核。

以太网、10G或更快的算力已经在247个系统中实现，比六个月前的228个系统多出19个。InfiniBand可在139个系统上找到，比上一个列表中的163个要低。英特尔的Omni-Path技术应用有38个系统，比六个月前的35个略高。

供应商亮点

今年，名单上全球超级计算机最大的供应商第一次不属于美国。总部位于中国的联想以占据全部安装设备的23.8％（122个系统）站上榜首。其次是惠普，占15.8％（79个系统），Inspur占13.6％（68个系统），Cray占11.2％（56个系统），Sugon占11％（55个系统）。与半年前相比，这些名单中只有联想、Inspur和Sugon获得了额外的系统份额。

尽管IBM在Summit和Sierra中拥有前三名超级计算机中的两个，但它在整个名单中只声称拥有19个系统。另一方面，由于这两台机器，公司现在贡献了TOP500表现的19.9％。跟随IBM的是Cray，性能为16.5％，联想为12.0％，惠普为9.9％。

英特尔处理器在476系统中使用，级别略高于最后一个清单中的471系统。IBM Power处理器现在有13个系统，比2017年11月的14个系统有所减少。

其他挑战者：此次的榜单亮点中，除了IBM Power架构协同NVIDIA的纯美国芯重回Top 500榜首，MIPS与Arm助力日本主打最高能效比的自有架构，英特尔的Nervana平台也成为了一大潜力架构——英特尔前几年收购Altera与Nervana将迎来开花结果。当然，目前还有更多计算架构仍在发展中。

“Green500”能耗比榜单

能耗是另一个值得关注的重点，Green 500名单亦有重要意义。

Green500中的前三名都是由日本安装的超级计算机所采用，这些超级计算机基于采用PEZY-SC2加速器的ZettaScaler-2.2架构，而前10名中的所有其他系统均使用英伟达GPU。

Shoubu System B再次成为最高能效的超级计算机，这是一台安装在日本RIKEN计算和通信高级中心的ZettaScaler-2.2系统。重新测量并在其858 teraflops Linpack性能运行期间实现了184亿次/瓦的浮点运算。它在TOP500榜单中排名第362位。

第二高能效系统是日本高能加速器研究组织/KEK的Suiren2系统。这台ZettaScaler-2.2系统达到了16.8千兆瓦/瓦，并排在TOP500的421位。Green500上的第三个是Sakura系统，它安装在PEZY Computing上。它达到了167亿次/瓦，并在TOP500榜单上占据388位。

紧随其后的是美国的DGX SaturnV Volta系统、美国Summit、TSUBAME 3.0系统，AIST AI云系统、AI桥接云基础设施（ABCI）系统则全部来自日本；西班牙新的IBM MareNostrum P9集群；美国能源部的首脑会议系统；和来自英国的Wilkes-2。所有这些系统都使用各种英伟达GPU。

不依赖任何加速器的最高能效的超级计算机是神威太湖之光（Sunway TaihuLight），由中国自主研发的“SW26010”处理器独家运行。它的60.5亿次/瓦在Green500榜单上获得第22名。

HPCG基准测试结果

TOP500榜单包含了高性能共轭梯度（HPCG）基准测试结果，该测试结果为评估超级计算机性能提供了一种替代指标，旨在补充HPL测量。

两个新的能源部系统，即ORNL的Summit和LLNL的Sierra，在最新的HPCG排名中夺得了前两名。Summit实现了2.93 HPCG-petaflops，Sierra交付了1.80 HPCG-petaflops的系统。紧随其后的是领导者富士通的K型号电脑，该电脑达到了0.60 HPCG-petaflops。安装在洛斯阿拉莫斯国家实验室的Cray XC40系统Trinity和安装在瑞士国家超级计算中心（CSCS）的Cray XC50系统Piz Daint取得了前五名。

CPU仍是超算主角

随着深度学习等AI计算的需求增加，GPU 在超算架构中所占的份量越来越吃重，去年底公布的Top500超算中就有将近90款超算平台使用GPU来进行加速。纯 CPU 的超算架构仍占将近8成。

中国的神威太湖之光，采用了纯CPU计算架构的组合，不使用英特尔的处理芯片，也不使用目前火热的GPU计算架构，但其达到的算力却超越除了Summit超算以外的其他架构的组合。

关于全球超算TOP500榜单

这份TOP500榜单由劳伦斯伯克利国家实验室的Erich Strohmaier和Horst Simon编辑，另外还有诺克斯维尔田纳西大学的Jack Dongarra和德国ISC集团的Martin Meuer。

超算非常实用，但对大国来说，拥有超算带来的软实力、象征意义也很重要——代表了国家所能投入的资源及技术力。