全球超算500強出爐 中國繼續(xù)位列第一 超級計算機發(fā)展現(xiàn)狀

• 2019年6月18日 ZhangHongYuan來源：互聯(lián)網(wǎng) 579 32
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全球超算500強出爐 中國繼續(xù)位列第一 超級計算機發(fā)展現(xiàn)狀

全球超級計算機評估組織TOP500.org公布的2019年6月最新榜單中，中國部署的TOP500超算數(shù)量繼續(xù)位列世界第一，數(shù)量為219臺。

TOP500.org6月17日表示，2019年6月榜單是TOP500榜單26年歷史中又一個全新里程碑：上榜的500臺超級計算機HPL基準(zhǔn)測試成績?nèi)吭竭^1PetaFLOPS，也就是說全球最強的500臺超級計算機全部達(dá)到了一千萬億次每秒的浮點運算能力。在這其中，聯(lián)想制造的超級計算機數(shù)量由上期榜單的140臺提升至173臺，遠(yuǎn)超其他同行業(yè)廠商。

作為人工智能、空氣動力、大氣科學(xué)、能源科學(xué)等技術(shù)的建筑材料與動力，性能更強、更高效的超級計算機是全球研究機構(gòu)、大學(xué)與公司正在追求的目標(biāo)。TOP500發(fā)布的榜單顯示，中國與美國的科技公司與組織不僅建造了全部TOP500的超級計算機，同時也部署了全球最多的超級計算機。從數(shù)量上來看，中國擁有219臺超算，美國擁有116臺;中國公司聯(lián)想、浪潮和曙光是全球最大的三家超算供應(yīng)商，分別交付了173臺、71臺與63臺Top500超級計算機。美國公司惠普、克雷、Bull等位列之后。

超級計算機發(fā)展現(xiàn)狀

技術(shù)創(chuàng)新

美國勞倫斯·利弗莫爾(Lawrence Livermore )國家實驗室內(nèi)，由IBM設(shè)計的藍(lán)色基因/L在測試中以每秒 136.8兆的計算速度記錄一個高峰值之后恢復(fù)了最高點。IBM稱，在一次完整的過程中, 系統(tǒng)應(yīng)該有兩倍的動力,即峰值表現(xiàn)超過360 teraflops。

來自德國和美國的研究人員，每年兩次頒布動力最為強大的500個計算機的名單。最近的名單出現(xiàn)在德國海德堡舉行的國際超級計算機會議上。這些高端計算機都是由各種奇特的制造方法完成，而不是由標(biāo)準(zhǔn)成分組成的。盡管這樣，計算機也可以達(dá)到一個極高的速度。

過去兩年，多數(shù)接近最高的500個名單的計算機是由普通的電腦硬盤連同新奇的軟件組成。但是現(xiàn)在情況不同了，一些系統(tǒng)開始決定這些排名。舉例來說,冠軍藍(lán)色基因/L, 是經(jīng)過特殊設(shè)計的系統(tǒng)，同時合并了空前的 65,536 個人處理器,再加之可升級的模版設(shè)計。此系統(tǒng)不但比傳統(tǒng)的系統(tǒng)更有動力而且也比較緊湊避免了供電不足。IBM 的湯姆斯J 沃森研究中心設(shè)計的被稱為BGW的藍(lán)色基因機器是本次500名單中的第二名，這進(jìn)一步說明了此設(shè)計理念的正確性。這一系統(tǒng)與藍(lán)色基因/L的模組設(shè)計一樣，只是有較小的處理器并且只可以記錄 91.2 teraflops 峰值處理動力。

中國國家863軟件專業(yè)孵化器(昆明)基地積極加強與由美國國家工程院院士、美國藝術(shù)與科學(xué)院院士、世界超級渦輪式刀片計算機之父博士陳世卿領(lǐng)銜的超級計算核心技術(shù)和科學(xué)家團隊的合作，計劃引進(jìn)其擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的具有世界領(lǐng)先技術(shù)的超級計算機以及相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域的解決方案，利用超級計算機強大的科學(xué)計算、事務(wù)處理和信息服務(wù)能力，借助其提供信息服務(wù)的強大引擎或平臺，整合資源，協(xié)同作業(yè)，解決污染整治對算法、方程、建模、模擬等復(fù)雜計算的需求。

億億級

美國國防部高級研究計劃局(Darpa)正在緊鑼密鼓地研制億億級(exascale，10的16次方)超級計算機，該 計算機每秒能夠進(jìn)行億億次(exaflop)浮點運算，其運行速度將是目前世界上運算速度最快的計算機Jaguar(美洲豹)的1000倍左右。 Darpa在聲明中指出，該研究計劃的最終目標(biāo)是“讓計算機徹底改頭換面”。

據(jù)BBC報道，目前，美國能源部橡樹嶺國家實驗室的超級計算機Jaguar的運算速度為每秒1.75千兆次(petaflop，1千兆次即每秒進(jìn)行10的15次方次浮點運算)。

Darpa已經(jīng)授權(quán)英特爾公司、英偉達(dá)公司、麻省理工學(xué)院、桑迪亞國家實驗室等攜手打造該超級計算機，Darpa預(yù)計原型機將于2018年研制成功。

Darpa表示，新超級計算機主要用于分析軍事設(shè)備和傳感器產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)。新研究項目名為“普適高性能計算(UHPC)”，旨在沖破摩爾定律的藩籬。

另據(jù)英特爾公司的網(wǎng)站報道，英特爾將聯(lián)合法國研究機構(gòu)，建立歐洲Exascale研發(fā)中心，共同研發(fā)exaflop級別的超級計算機。

早在2006年，日本文部科學(xué)省就開始致力研制新一代超級計算機，希望于2012年率先研制出億億級超級計算機，預(yù)定的研發(fā)費用為1230億日元。

讓超級計算機的運算速度達(dá)到每秒億億次不僅僅是計算機發(fā)展史上的一個里程碑，它也將讓很多學(xué)科躍上新的高度;讓科學(xué)家和醫(yī)生更好地理解海量數(shù)據(jù);讓科學(xué)家研 發(fā)出新的技術(shù)來使云計算達(dá)到一定的規(guī)模，使龐大的分布式計算機能夠模擬現(xiàn)實;幫助研究人員創(chuàng)建三維立體可視圖像而非視頻游戲來運行無窮無盡的假定推測情 景，以此增加細(xì)節(jié)的精確度，正如電影《星際迷航系列》中的“全息甲板”等。

億億級超級計算機系統(tǒng)也將在高清晰氣候模型的設(shè)計和制造、生物能源產(chǎn)品的研制、智能柵格的研發(fā)以及熔解能源的設(shè)計等方面大顯身手。

降低能耗和改進(jìn)軟件設(shè)計是關(guān)鍵

億億級超級計算機的能耗成為研究人員關(guān)注的焦點，IBM公司深度計算部門的副總裁戴夫·特瑞克在超級計算機大會上表示，Jaguar超級計算機耗能7兆瓦。 一臺只配置中央處理器處理核心的億億級超級計算機耗能約20億瓦特，相當(dāng)于一個中等規(guī)模的原子能核工廠的耗能，降低能耗將成為研究人員考慮的要點。

據(jù) BBC報道，美國軍方授權(quán)研制新一代超級計算機的廠商也需要研制出一種全新的節(jié)能芯片，以減少超級計算機的能耗，也有公司考慮使用將加速器與中央處理器相 結(jié)合的混合方式來達(dá)到降低能耗的目的。布蘭德強調(diào)說，使用加速器是實現(xiàn)億億級計算機可行性戰(zhàn)略的關(guān)鍵所在，應(yīng)用軟件可以利用加速器來首先邁進(jìn)億億級計算的 “大門”。另外，有專家認(rèn)為，億億級超級計算機系統(tǒng)的核心處理器的數(shù)量大概在1000萬到1億個之間。特瑞克強調(diào)說，運行這么多核心的系統(tǒng)有可能頻繁出現(xiàn)故障，必須采取更加靈活有效的方式來重新設(shè)計解決這些問題的應(yīng)用工具。

美國軍方正在著力研發(fā)全新的計算架構(gòu)和編程模式，解決傳統(tǒng)計算架構(gòu)遭遇的能源使用問題和計算擴展限制問題。Darpa指出，新超級計算機系統(tǒng)比現(xiàn)有系統(tǒng)“能效高100倍至1000倍，而且性能更高，并且相應(yīng)的軟件編程也比現(xiàn)有的超級計算機系統(tǒng)更容易”。

也有研究人員提出，讓超級計算機的設(shè)計盡可能簡單是關(guān)鍵，目前的很多超級計算機設(shè)計都很簡單，比如，IBM公司的“紅杉”超級計算機的大小只有一個上網(wǎng)本的一半，而且也沒有暴露在外面的電線。

美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室先進(jìn)技術(shù)部門助理副主管馬克·西格也強調(diào)說，設(shè)計簡潔是關(guān)鍵，億億級超級計算機的部件可能比目前的超級計算機要少，IBM公司 的藍(lán)色基因L超級計算機(Blue Gene/L)嵌制了動態(tài)隨機存儲器、電壓調(diào)控模組以及千兆位以太網(wǎng)，但是，其設(shè)計也非常簡潔。

新一代超級計算機的成本可能非常高，目前的超級計算機的成本高達(dá)1億美元，即使exascale級超級計算機能夠進(jìn)行工業(yè)化的生產(chǎn)，其成本可能為10億美元左右，這可是一筆巨大的投資。

2016年7月26日，從我國首臺千萬億次超級計算機“天河一號”所在的國家超算天津中心獲悉，由該中心同國防科技大學(xué)聯(lián)合開展的我國新一代百億億次超級計算機樣機研制工作已經(jīng)啟動。在樣機破解關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)上，下一階段將開展具體超算研發(fā)，屆時它將成為國內(nèi)自主化率最高的超算。

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