高性能計(jì)算機(jī)行業(yè)調(diào)研 2023中國HPC TOP100榜單的榜首機(jī)器新面孔

• 黃文玉 2023年11月28日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 中國科學(xué)報(bào) 259 9
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計(jì)算機(jī)俗稱電腦，是現(xiàn)代一種用于高速計(jì)算的電子計(jì)算機(jī)器，可以進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，又可以進(jìn)行邏輯計(jì)算，還具有存儲(chǔ)記憶功能。是能夠按照程序運(yùn)行，自動(dòng)、高速處理海量數(shù)據(jù)的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備。由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)所組成，沒有安裝任何軟件的計(jì)算機(jī)稱為裸機(jī)。

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展特別是尖端科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，需要高度精確的計(jì)算。計(jì)算機(jī)控制的導(dǎo)彈之所以能準(zhǔn)確地?fù)糁蓄A(yù)定的目標(biāo)，是與計(jì)算機(jī)的精確計(jì)算分不開的。一般計(jì)算機(jī)可以有十幾位甚至幾十位(二進(jìn)制)有效數(shù)字，計(jì)算精度可由千分之幾到百萬分之幾，是任何計(jì)算工具所望塵莫及的。

計(jì)算機(jī)俗稱電腦，是現(xiàn)代一種用于高速計(jì)算的電子計(jì)算機(jī)器，可以進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，又可以進(jìn)行邏輯計(jì)算，還具有存儲(chǔ)記憶功能。是能夠按照程序運(yùn)行，自動(dòng)、高速處理海量數(shù)據(jù)的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備。由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)所組成，沒有安裝任何軟件的計(jì)算機(jī)稱為裸機(jī)。可分為超級(jí)計(jì)算機(jī)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、嵌入式計(jì)算機(jī)五類，較先進(jìn)的計(jì)算機(jī)有生物計(jì)算機(jī)、光子計(jì)算機(jī)、量子計(jì)算機(jī)等。

高性能計(jì)算機(jī)又可稱作“超級(jí)計(jì)算機(jī)”、“巨型計(jì)算機(jī)”，主要被用來解決其他計(jì)算機(jī)解決不了的挑戰(zhàn)性問題，通常指具有極快運(yùn)算速 度、極大存儲(chǔ)容量、極高通信帶寬的一類計(jì)算機(jī)。高性能計(jì)算機(jī)主要特點(diǎn)包含兩個(gè)方面：極大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量和極快速的數(shù)據(jù)處理速度，因此它可以在多種領(lǐng)域進(jìn)行一些人們或者普通計(jì)算機(jī)無法進(jìn)行的工作。

計(jì)算機(jī)發(fā)明者約翰·馮·諾依曼。計(jì)算機(jī)是20世紀(jì)最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)發(fā)明之一，對(duì)人類的生產(chǎn)活動(dòng)和社會(huì)活動(dòng)產(chǎn)生了極其重要的影響，并以強(qiáng)大的生命力飛速發(fā)展。它的應(yīng)用領(lǐng)域從最初的軍事科研應(yīng)用擴(kuò)展到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，已形成了規(guī)模巨大的計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)，帶動(dòng)了全球范圍的技術(shù)進(jìn)步，由此引發(fā)了深刻的社會(huì)變革，計(jì)算機(jī)已遍及一般學(xué)校、企事業(yè)單位，進(jìn)入尋常百姓家，成為信息社會(huì)中必不可少的工具。

高性能計(jì)算機(jī)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)研分析

計(jì)算機(jī)內(nèi)部電路組成，可以高速準(zhǔn)確地完成各種算術(shù)運(yùn)算。當(dāng)今計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)算速度已達(dá)到每秒萬億次，微機(jī)也可達(dá)每秒億次以上，使大量復(fù)雜的科學(xué)計(jì)算問題得以解決。例如：衛(wèi)星軌道的計(jì)算、大型水壩的計(jì)算、24小時(shí)天氣算需要幾年甚至幾十年，而在現(xiàn)代社會(huì)里，用計(jì)算機(jī)只需幾分鐘就可完成。

信息管理是以數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，輔助管理者提高決策水平，改善運(yùn)營策略的計(jì)算機(jī)技術(shù)。信息處理具體包括數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、加工、分類、排序、檢索和發(fā)布等一系列工作。信息處理已成為當(dāng)代計(jì)算機(jī)的主要任務(wù)。是現(xiàn)代化管理的基礎(chǔ)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，80%以上的計(jì)算機(jī)主要應(yīng)用于信息管理，成為計(jì)算機(jī)應(yīng)用的主導(dǎo)方向。信息管理已廣泛應(yīng)用與辦公自動(dòng)化、企事業(yè)計(jì)算機(jī)輔助管理與決策、情報(bào)檢索、圖書館里、電影電視動(dòng)畫設(shè)計(jì)、會(huì)計(jì)電算化等各行各業(yè)。

中國高性能計(jì)算在20多年來也實(shí)現(xiàn)了“超常發(fā)展”，比如計(jì)算機(jī)性能從百億次進(jìn)步到百億億次，實(shí)現(xiàn)了從跟蹤到世界交替領(lǐng)先的跨越;應(yīng)用的并行性也實(shí)現(xiàn)了從百核并行到千萬核并行的進(jìn)步;同時(shí)在算力使用方式上，目前也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從單機(jī)到網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境的轉(zhuǎn)變。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028年中國高性能計(jì)算機(jī)市場(chǎng)深度全景調(diào)研及投資前景分析報(bào)告》顯示：

2022中國HPC TOP100榜單的榜首機(jī)器是個(gè)新面孔。出于不便公開的原因，這臺(tái)由某服務(wù)器供應(yīng)商研制、部署于某網(wǎng)絡(luò)公司的主機(jī)系統(tǒng)以208.26 PFLOPS(約20.83億億次每秒)的測(cè)試性能登上榜首，相比2021年榜首機(jī)器有1.66倍的性能提升。該主機(jī)系統(tǒng)采用CPU+GPU異構(gòu)眾核架構(gòu)，CPU核數(shù)達(dá)到46萬核，系統(tǒng)峰值達(dá)到390 PFLOPS。位列去年榜單榜首的某網(wǎng)絡(luò)公司主機(jī)系統(tǒng)，今次位列 2022HPC TOP100 榜單第二位，測(cè)試性能為125.04 PFLOPS;此前曾多年“霸榜”的兩臺(tái)熟悉面孔——“神威·太湖之光”和“天河二號(hào)A”，在今年的榜單中分列第三、五位，測(cè)試性能分別約為93.02和61.45 PFLOPS。

廠商份額方面，聯(lián)想以42臺(tái)系統(tǒng)獨(dú)占鰲頭。浪潮、中科曙光、北龍超云分別以26臺(tái)、10臺(tái)、5臺(tái)系統(tǒng)分列二、三、四位，合計(jì)占上榜系統(tǒng)份額的83%。從性能份額來看，未公布具體研制單位信息的機(jī)器性能占比57%，國家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心、國防科大分別以2臺(tái)、4臺(tái)機(jī)器上榜占得10%、8%的性能份額，分列第二、三位。

2023中國HPC TOP100榜單的榜首機(jī)器是個(gè)新面孔。這臺(tái)由某服務(wù)器供應(yīng)商研制、部署于某超算中心的主機(jī)系統(tǒng)以487.94PFLOPS(約48.79億億次每秒)的測(cè)試性能登上榜首，其性能是2022年榜首機(jī)器的2.34倍。該主機(jī)系統(tǒng)采用CPU+GPU異構(gòu)眾核架構(gòu)，CPU核數(shù)達(dá)到1597萬核，系統(tǒng)峰值達(dá)到620 PFLOPS。位列去年榜單榜首的某網(wǎng)絡(luò)公司主機(jī)系統(tǒng)此次位列榜單次席，測(cè)試性能為208.26 PFLOPS;此前曾多年“霸榜”的兩臺(tái)熟悉面孔——“神威·太湖之光”和“天河二號(hào)A”，在今年的榜單中分列第四和第六位。值得一提的是，本屆榜單前50位高性能計(jì)算系統(tǒng)集群中，部署年份為2021~2023年的機(jī)器為21 臺(tái)，占比42%;其中有2臺(tái)計(jì)算集群是2023年最新安裝部署的。

高性能計(jì)算機(jī)行業(yè)未來發(fā)展趨勢(shì)

隨著科技的進(jìn)步，各種計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)快速而又嶄新的時(shí)代，計(jì)算機(jī)已經(jīng)從功能單一、體積較大發(fā)展到了功能復(fù)雜、體積微小、資源網(wǎng)絡(luò)化等。計(jì)算機(jī)的未來充滿了變數(shù),性能的大幅度提高是不可置疑的，而實(shí)現(xiàn)性能的飛躍卻有多種途徑。不過性能的大幅提升并不是計(jì)算機(jī)發(fā)展的唯一路線，計(jì)算機(jī)的發(fā)展還應(yīng)當(dāng)變得越來越人性化，同時(shí)也要注重環(huán)保等等。

計(jì)算機(jī)從出現(xiàn)至今經(jīng)歷了機(jī)器語言、程序語言、簡(jiǎn)單操作系統(tǒng)和Linux、Macos、BSD、Windows等現(xiàn)代操作系統(tǒng)四代，運(yùn)行速度也得到了極大的提升，第四代計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度已經(jīng)達(dá)到幾十億次每秒。計(jì)算機(jī)也由原來的僅供軍事科研使用發(fā)展到人人擁有，計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的應(yīng)用功能，產(chǎn)生了巨大的市場(chǎng)需要，未來計(jì)算機(jī)性能應(yīng)向著微型化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和巨型化的方向發(fā)展。

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  2023-2028年中國高性能計(jì)算機(jī)市場(chǎng)深度全景調(diào)研及投資前景分析報(bào)告

  高性能計(jì)算機(jī)行業(yè)研究報(bào)告旨在從國家經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略入手，分析高性能計(jì)算機(jī)未來的政策走向和監(jiān)管體制的發(fā)展趨勢(shì)，挖掘高性能計(jì)算機(jī)行業(yè)的市場(chǎng)潛力，基于重點(diǎn)細(xì)分市場(chǎng)領(lǐng)域的深度研究，提供...

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