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日本用臂力超级计算机夺取TOP500皇冠

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2020年6月22日

德国法兰克福;加州伯克利;在田纳西州诺克斯维尔市和诺克斯维尔市。TOP500的第55版增加了一些重要的功能,其中以日本新的第一系统为先导。最新排名还反映了总体性能和能效的稳定增长。

新的顶级系统Fugaku的高性能Linpack(HPL)结果达到415.5 petaflops,比目前的第二名Summit系统高出2.8倍。 Fugaku由富士通的48核A64FX SoC提供支持,成为名单上第一个由ARM处理器提供支持的系统。在单精度或进一步降低的精度(通常用于机器学习和AI应用程序)中,Fugaku的最高性能超过1,000 petaflops(1 exaflops)。新系统安装在日本神户的理研计算科学中心(R-CCS)。

排在第二位的是Summit,这是IBM制造的超级计算机,可在HPL上提供148.8 petaflops。该系统有4,356个节点,每个节点配备两个22核Power9 CPU和六个NVIDIA Tesla V100 GPU。节点与Mellanox双轨EDR InfiniBand网络连接。 Summit正在田纳西州的橡树岭国家实验室(ORNL)运行,并且仍然是美国最快的超级计算机。

排在第三位的是Sierra,这是位于加利福尼亚州劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)的系统,在HPL上达到94.6 petaflops。它的体系结构与Summit十分相似,在其4,320个节点中的每个节点中均配备了两个Power9 CPU和四个NVIDIA Tesla V100 GPU。 Sierra使用与系统互连相同的Mellanox EDR InfiniBand。

双威TaihuLight,由中国国家并行计算机工程研究中心开发的系统&技术(NRCPC)在清单上跌至第四位。该系统完全由Sunway 260核SW26010处理器供电。自2016年6月在中国无锡国家超级计算机中心安装以来,其93 petaflops的HPL标记保持不变。

排名第五的是天河2A(银河系2A),这是由中国国防科技大学(NUDT)开发的系统。它的HPL性能为61.4 petaflops,是采用Intel Xeon CPU和定制的Matrix-2000协处理器的混合架构的结果。它部署在中国广州的国家超级计算机中心。

榜单上的新系统HPC5排名第六,HPL性能达到35.5 petaflops。 HPC5是由Dell制造并由意大利能源公司Eni S.p.A安装的PowerEdge系统,使其成为欧洲最快的超级计算机。它由Intel Xeon Gold处理器和NVIDIA Tesla V100 GPU供电,并使用Mellanox HDR InfiniBand作为系统网络。

另一个新系统Selene的HPL标志为27.58 petaflops,排名第七。它是DGX SuperPOD,由NVIDIA的新型“ Ampere” A100 GPU和AMD的EPYC“ Rome” CPU驱动。 Selene已安装在美国的NVIDIA。它也使用Mellanox HDR InfiniBand作为系统网络。

Frontera是安装在美国德克萨斯高级计算中心(TACC)的Dell C6420系统,在该列表中排名第八。它的23.5 HPL petaflops通过448,448个Intel Xeon内核实现。  

在前10名中排名第二的意大利系统是Marconi-100,该系统安装在CINECA研究中心。它由IBM Power9处理器和NVIDIA V100 GPU供电,采用双轨Mellanox EDR InfiniBand作为系统网络。 Marconi-100的21.6 petaflops使其跻身榜单第九位。

排在前十名的是Piz Daint(21.2 petaflops),这是一个安装在瑞士卢加诺的瑞士国家超级计算机中心(CSCS)的Cray XC50系统。它配备了Intel Xeon处理器和NVIDIA P100 GPU。

一般亮点

总体名单表现现在为2.23 exaflops,高于六个月前的1.65 exaflops。增长的大部分是新的排名第一的Fugaku超级计算机的结果。列表(系统编号500)上的新入口点为1.24 petaflops,仅比前一个列表略有增加。列表中的新系统总数仅为51,这是自1993年TOP500开始以来的最低记录。  

在系统数量方面,中国继续位居TOP500榜首,其中有226台超级计算机。美国以114个系统排名第二。日本以30分排名第三;法国有18个;德国则宣称16。尽管在系统数量上排在第二位,但美国仍以644 petaflops的总成绩位居中国565 petaflop的榜首,继续在中国市场中遥遥领先。日本的系统数量明显减少,可提供530 petaflops。

技术趋势

列表中共有144个系统正在使用加速器或协处理器,与六个月前报告的145个几乎相同。与过去一样,大多数配备加速器/协处理器(135)的系统都使用NVIDIA GPU。

x86仍然是主要的处理器体系结构,在500个系统中的481个中都存在。英特尔声称其中有469种,其中11种安装了AMD,其余的安装了Hygon。 Arm处理器仅出现在四个TOP500系统中,其中三个使用新的Fujitsu A64FX处理器,其余的使用Marvell的ThunderX2处理器。

系统互连份额的细分与六个月前基本没有变化。以太网用于263个系统,InfiniBand用于150个系统,其余使用定制或专有网络。尽管以太网在数量上占主导地位,但这些系统仍占471 petaflops,而基于InfiniBand的系统却提供803 petaflops。由于在列表中某些功能最强大的超级计算机中使用,具有自定义和专有互连的系统一起代表790 petaflops。

供应商亮点

中国制造商在安装数量中占主导地位,其中联想(180),苏贡(68)和浪潮(64)占500个系统中的312个。 HPE拥有37个系统,而Cray / HPE有35个系统。富士通仅由13个系统代表,但是由于其排名第一的Fugaku超级计算机,该公司以478 petaflops的总性能名列榜首。拥有180个系统的联想以355 petaflops位居第二。

绿色500结果

绿色500上最节能的系统是MN-3,它基于Preferred Networks的新服务器。在1.62 petaflops的性能运行中,它达到了创纪录的21.1 gigaflops /瓦。该系统从MN-Core芯片(一种针对矩阵算术进行了优化的加速器)获得了卓越的电源效率。它在TOP500列表中排名第395。

排在第二位的是新的NVIDIA Selene超级计算机,这是由新的A100 GPU驱动的DGX A100 SuperPOD。它在TOP500上排名第七。

排在第三位的是NA-1系统,这是日本NA Simulation公司安装的PEZY计算/ Exascaler系统。它达到了18.4吉瓦/瓦,在TOP500上排名470。

绿色500上排名第九的系统是性能最高的Fugaku超级计算机,每瓦输出功率为14.67 gigaflops。它的功率效率仅次于Summit,后者达到14.72 gigaflops /瓦。

高性能CG结果

TOP500列表包含了高性能共轭梯度(HPCG)基准测试结果,该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。

排名第一的TOP500超级计算机Fugaku现在也以创纪录的13.4 高性能CG-petflops成为HPCG基准测试的领导者。在HPCG基准测试中,两个美国能源部系统(ORNL的Summit和LLNL的Sierra)现在分别排名第二和第三。萨米特(Summit)获得了2.93 高性能CG-petaflops和塞拉(Sierra)1.80 高性能CG-petaflops。其余所有系统都实现了不到一个HPCG-petaflops。

关于TOP500列表

1993年6月在德国举行的一次小型会议的练习开始了今天的TOP500列表的第一版。出于好奇,作者决定在1993年11月重新查看该列表,以了解情况如何变化。大约在那个时候,他们意识到自己可能会有所作为,并决定继续编制清单,这是一个备受期待,备受关注和辩论的年度活动,每年两次。

劳伦斯伯克利国家实验室的Erich Strohmaier和Horst Simon编制了TOP500列表;田纳西大学诺克斯维尔分校的杰克·东加拉(Jack Dongarra);和ISC Group的Martin Meuer。