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【PConline 资讯】在最新一期全球超算TOP500排名中，超级计算机Titan（泰坦）以接近18千万亿次的峰值浮点计算能力，成为当今世界运算最快的超级计算机。而除了全球最快超级计算机的变化外，超级计算机领域还有这一些其他变化趋势，接下来就来从这份最新的TOP500排名中大致了解一下。 Cray凭借着Titan超级计算机的17.59PFLOPS的峰值浮点计算能力，击败IBM夺回第一超算的宝座。此前排名第一的IBM Sequoia（红杉）超级计算机的峰值浮点计算能力是16.32PFLOPS。Titan和中国的天河1号A超级计算机一样，也采用的了GPU加速计算。
超级计算机Titan（泰坦）是一个采用Cray XK7系统的超级计算机，安装在美国Oak Ridge国家实验室（ORNL)。Titan拥有560640个处理器核心，其中包括261632个NVIDIA K20的加速计算核心。 Titan此次是击败峰值性能在16.32PFLOPS的Sequoia超级计算机，Sequoia是安装在加利福尼亚的Lawrence Livermore National Laboratory（美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室），用于核武器的实验模拟。Sequoia拥有1572864个核心，它是世界上首个核心数超过1百万的超级计算机。
排名第三的是日本的K Computer，而中国最快的超级计算机的天河1号A，在这最新的TOP500中排名第8，中国的天河1号A共有186368个处理器核心，其中有100352个用于加速计算的GPU核心。
对比上一期也就是2012年6月份TOP500前十的排名，我们可以看到其中的变化，第一位是新入围的Titan，此前排名第一到第三的各自下降一位，现在第5位的则是在半年前排名第8的JuQUEEN，他的峰值计算性能从半年前的1.94PFLOPS提高到了如今的4.14PFLOPS，相应的此前排在第四的SuperMUC也就下降两位排在第六。 此次前十中最新的面孔还是排在第7位的戴尔的Stampede超级计算机，它凭借2.66PFLOPS的峰值浮点计算能力力压中国的天河1号A。Stampede采用的是戴尔PowerEdge C8220搭建的超级计算机系统。共有204900个核心，其中有112500GPU核心，这些数据都与天河1号A比较接近。>> 10万万亿次 Cray宣布最快超级计算机计划 1小时等于67亿人320年 最快超算模拟心脏 每秒20千万亿次 世界最快超级计算机泰坦 万万亿次超级计算机 衍生戴尔服务器新品 如果您有什么服务器问题，请点击以下链接，进入PConline产品论坛讨论： 在这份TOP500榜单中，用国家和地区划分超算市场来看，美国占据了251套超算系统，比半年前252套少了1套。而欧洲则是占有105套也是比半年前减少了1套。亚洲则是增加了1套，现在又123套超级计算机入围TOP500。 中国有72套超级计算机在TOP500之中，是除了美国之外的入围最多的国家，其后则是日本，英国，法国，德国。不过要用峰值浮点性能来看，日本的总体峰值计算性能要比中国要高。 国外网站做过一个统计，收集了计算性能提升千倍的时间及相关超级计算机的费用。
从上图可以看到，超级计算机的峰值浮点计算能力从百万次开始，每提升千倍大概需要11或者12年的时间。按照这个速度，超级计算机首次超过千万亿次是在2008年，提升千倍达到百亿亿次的时间很可能是在2019年左右。 也许这个统计过于粗糙，下面来看TOP500官方给的峰值浮点计算能力发展趋势图。 TOP500官方统计了从1993年第一期TOP500以来的超级计算机首位和末位的峰值计算能力，并且给出了500台全球最快超级计算机总的计算能力。
93年初第一期TOP500中，当时最快的超级计算机是59.7GFLOPS，而0.4GFLOPS则是可以搭上TOP500的末班车，当时TOP500总的计算能力也仅是1.17TFLOPS，要是在05年，TOP500中排在最后一位的超级计算机都比这一数值要高，可见超级计算机的发展有多快。 到了2012年11月份第40期的TOP500中，76TFLOPS是入围的最低要求。最快的超级计算机已经达到了17.6PFLOPS，而TOP500总的峰值计算能力已经突破100PFLOPS达到162PFLOPS。 最后来看峰值计算能力的发展趋势预测，从图上画出的预测线可以看到，在2015年左右，TOP500总的峰值浮点计算能力将超过1EFLOPS(每秒1百亿亿次)，而最快超级计算机到2018年有望突破1百亿亿次大关，这与之前预测2019年相差不大。并且，到2019年，如果没有10PFLOPS，入围TOP500都有困难，也就是说，现在排名第三的日本K Computer放到2019年，也只是能勉强排在500位。 而现在目前排在前5位的超级计算机，能够入围2019年的TOP500也就是前三位。>> 超级计算机架构 看完超级计算机的峰值计算性能发展趋势，下面来看看超级计算机的架构。
从上图的TOP500超级计算机架构比例分配变化图，可以看到，目前超级计算机的机构主要有两种，一个是CLUSERS(集群架构)，另外一个是MPP（大规模并行处理系统架构）。在2012年6月份的TOP500中，CLUSERS架构的超级计算机占了411台，而剩下的89台都属于MPP架构。 从性能上看，CLUSERS架构与MPP架构没有什么巨大差别，在第39期TOP500前十中，CLUSERS架构占据了2、4、6、9、10的位置，而MPP架构则是占据了1、3、5、7、8的位置。而在此次的40期TOP500前十中，CLUSERS占据了3、6、7，而MPP架构则是占据了1、2、4、5、8、9、10的位置 MPP架构系统是由许多松耦合处理单元组成，每个处理单元内的CPU都有自己独立的内存总线、内存、硬盘等。CLUSERS集群简单的说就是通过局域网将电脑连接在一起协同工作。 超级计算机架构的发展趋势，在20世纪末期，集群的超级计算机基本没有，或者说未能入围TOP500，那时候最多的是SMP(对称多处理机架构)和MPP。不过步入21世纪，集群架构迅猛发展越来越受欢迎，03年下半年，集群架构的超级计算机就已经占据超过TOP500一半的份额。直到2010年，集群超级计算机在TOP500中的扩张才有所减缓。 目前排位第一的Titan 、排名第二的IBM Sequoia超级计算机都属于MPP架构，我国目前的天河也是属于MPP架构。集群架构超级计算机的代表则是日本K Computer、IBM SuperMUC等，我国的集群超级计算机的代表则是位于深圳超算中心的曙光星云。
在这份超级计算名单中，采用了GPU并行加速计算的有62套系统，例如Titan和中国的天河1号A都是采用NVIDIA的GPU，而戴尔的Stampede还有其他6套系统采用的是英特尔Xeon Phi处理器来并行加速。而在半年前的榜单中有58套系统采用了并行加速，可以预见超算领域中并行加速正越来越受关注。>> 超级计算机处理器 在选用的中央处理器上，84.6%的超级计算机系统采用的6核或是6核以上的处理器，采用8核或是8核以上的超级计算机也有46.2%。 英特尔仍在占据着绝大多数的超算处理器的市场份额，在TOP500中有76%的超算系统采用的是英特尔处理器。而AMD Opteron系列处理器则是由12%份额，与六个月前没有变化，其次则是占据10.6%份额的IBM Power处理器。
TOP500的平均峰值计算性能已经从半年前的60.8TFLOPS提升到了现在的76.5TFLOPS，而前100的平均峰值计算能力则是从172.7TFLOPS提升到了241.3TFLOPS。 不过在TOP500前十中，则是IBM占据更大的优势，IBM占据5席，英特尔占据3席，剩下的分别是AMD以及并不多见的甲骨文Sparc处理器。 我国在超级计算机上，也有着自主CPU，现排名第八的天河一号A，虽然整体上采用的英特尔CPU，但是还采用了国防科大研制的飞腾-1000处理器。 而在去年的神威蓝光则是首台全部采用中国国产CPU构建的千万亿次超级计算机系统，神威蓝光高效能计算机，由国家并行计算中心研制，按照MPP万万亿次架构设计，处理器采用的8704片16核的申威1600，峰值计算速度达到每秒1100万亿次浮点计算，持续计算能力为738万亿次。其最大特点是核芯处理器全部采用国产CPU申威1600处理器。 全文总结 超级计算机的发展，代表着一个国家计算机研究的最高水平，从多方面的预测可以看出，2015年，超级计算机将突破20PFLOPS的大关，而到2019年左右，最快超级计算机将进入百亿亿次的水平。而从架构上来说，CLUSTERS和MPP将继续唱主角，最后在超级计算机CPU上，短期内英特将继续强势，不过IBM以及AMD会继续侵蚀英特尔的优，此外GPU并行加速也会越来越多的应用在超算当中。[返回频道首页] |
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2012-11-14 00:15
出处：PConline原创
责任编辑：xiongxuehui
