Top 500超级计算机排行榜：中美仍难分轩轾

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随着最新版Top 500超级计算机排行榜出炉，中、美两国争抢在2022年之前提供百万兆级(Exascale)超级计算机系统的竞赛仍难分轩轾…
《全球500强》(Top 500)超级计算机排行榜揭晓，中国持续在数量方面领先，而美国则在整体性能表现上明显提升。随着最新版Top 500超级计算机排行榜出炉，中、美两国争抢在2022年之前提供百万兆级(Exascale)超级计算机系统的竞赛仍难分轩轾。exascale超级计算机可望比当今最强大的系统性能更高10倍以上。

中国目前在Top 500中拥有227台超级计算机，占全部的45%，而美国的Top 500超级计算机数量降至历史新低点——109台(占22%)。Top 500排行榜组织单位之一的美国田纳西大学(University of Tennessee)电气工程和计算机科学教授Jack Dongarra指出，中美之间在数量上“存在很大的差距。”

中国供应商也在超级计算机领域处于领先地位。中国的联想(Lenovo)、浪潮集团(Inspur)和中科曙光(Sugon)是目前排行榜中的前几大供应商。

加上排名第8的华为(Huawei)，中国供应商在Top 500超级计算机系统中的安装量为295台。相形之下，美国在Top 10排名中的4家供应商——Cray、HPE、戴尔(Dell) EMC和IBM共安装120套系统。

对于美国来说，好消息是其整体表现仍然领先(38%)，而排名第二的中国则为31%。今年Top 500排行榜上位居第一的“颠峰”(Summit)和第二的Sierra超级计算机性能，分别提升了超过15%和30%，达到143.5和94.6 PFlops的运算性能，因而使其地位随之显著提升。

Dongarra说：“Summit系统的性能表现令人印象深刻，在整个Top 500的性能中约占10%。”

Sierra向前进步了一名，因而将中国“神威．太湖之光”(Sunway TaihuLight)超级计算机挤到第三名。这台安装在中国无锡“国家超级计算中心”(National Supercomputing Center)的“神威．太湖之光”系统性能达93PFlops，曾经两年荣登Top 500龙头地位。

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最新Top 500排行榜显示，中国在供应商和系统数量方面持续增加，而美国则保持整体性能优势（来源：Top 500）

中国、欧盟和美国竞相开发exascale超级计算机系统
中国和美国均已加码超级计算机开发计划，计划在2022年之前推出多达三台exascale级的超级计算机系统。美国能源部(DoE)在今年四月宣布的投资计划中，光是硬件投资就花费高达18亿美元。

Dongarra说：“美国斥重资投入开发exascale超级计算机。我们一向使用更多，但很难说多少。”

美国的Argonne、Livermore和Oak Ridge等三座国家实验室都将配备exascale超级计算机。而中国则预计为竞相在2020年提供exascale级超级计算机的三项开发计划提供资金。

其中一台系统预计将使用天津飞腾开发的FT-2000 CPU，采用带向量扩展的64位ARM核心。中国正设计自有芯片，至少一部份是因为美国开始限制英特尔(Intel)提供其高端Xeon芯片(广泛用于超级计算机)给政府主导的计划。

近年来，中国一直在增加为高端系统设计的芯片数量，包括互连芯片和加速器。

例如，此次排名第4的天河2A (Tianhe-2A)性能达到61.4 petaflops，采用中国自行开发的Matrix-2000+加速器，取代了之前所使用的英特尔Xeon Phi。

Matrix-2000+在16nm组件中封装了128个核心，以2GHz频率执行时可提供2.048 teraflops/s的运算性能。Matrix-3000芯片预计将为中国的exascale系统之一提供动力。

Nvidia继续成为Top 500的最大赢家之一，搭配英特尔Xeon芯片用于90%以上的系统中。在Top 500排行榜中一共有137台采用Nvidia GPU作为加速器，比六个月前的110个更大幅增加。

例如，排名第一和第二的Summit和Sierra系统都是IBM制造的超级计算机，采用了Power 9 CPU和Nvidia V100 GPU。Summit由4,356个节点组成，每个节点在Mellanox EDR InfiniBand网络上连接2个22核心Power 9和6个Tesla V100。 Sierra由4,320个节点组成，包括2个Power 9和4个NVIDIA Tesla V100 GPU。

整体而言，Top 500如今有429套系统提供1千万亿次/秒(petaflop/s)或更高的效能，较六个月前的272个系统更高。IBM打造的Roadrunner系统在2008年成为第一个突破petaflop门坎的系统。

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