科技新报/超级电脑2014全球排名 中国天河二号夺冠
想知道目前全球运算速度最快的电脑是哪一台吗?答案是位于中国的超级电脑天河二号(Tianhe-2),它已经是第三次拿到超级电脑运算能力的第一名了。全球 500 大超级电脑(Top500)一直是资讯 IT 产业一个有趣的话题,第 43 届的排行榜刚于 2014 年 6 月公布,第二名则是美国的泰坦 (Titan) 超级电脑,第三名是美国的红杉 (Sequoia) 超级电脑。
超级电脑的发展,带动了人类在高复杂运算获得更多成果,商用化的超级电脑平台也会是大数据、海量资料的未来趋势要角,人类投注在超级电脑上的研发能量,终究都会让很多人受益。
根据这次最新公布的数据,位于中国国防科技大学的天河二号超级电脑,是中科曙光所开发,有 312 万颗核心处理器,其浮点运算速度达 33.86 petaflop/s,相当于第二快的超级电脑 Titan 的接近二倍。位于美国能源部橡树岭国家实验室的Titan,是超级电脑领域知名的克雷电脑公司 (Cray) 打造的,其浮点运算能力为 17.59 petaflop/s。
第三名的超级电脑 Sequoia 同样位于美国的能源部,不过是另一间实验室,也就是劳伦斯利福摩尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory;LLNL),这台超级电脑则是由则为蓝色巨人 IBM 所开发,浮点运算能力为 17.17petaflop/s。第四名则是位于日本理化学研究所的京 (K computer),由富士通打造,采用的是SPARC64 VIIIfx 2.0GHz 处理器。
大致上,和上届(第42次)排行榜的名单没有太大差别,新进榜的超级电脑是 Cray 开发的 XC30,这台超级电脑的运算能力达到3.14 petaflop/s,排名第10名,属于美国的机密政府单位,外界猜想这单位可能是美国国家安全局 NSA 吧?
越来越多国家有能力购买与建置超级电脑
这几年美国在排行榜上的超级电脑数量仍旧是全球最多的,目前有 233 台,但已经比半年前排行榜的 265 台要少了,衰退了 15%。不过中国拥有的超级电脑数量成长脚步也很快,上届排行榜是 63台,这次已经增加为 76 台在排行榜上,增加了 20%。能够进五百大排行榜的亚洲国家拥有的超级电脑数量正急起直追,已经等于英国、法国、德国这几个先进工业国拥有的超级电脑之和,日本是 30 台进榜,英国也是 30 台,法国是 27 台,德国是 23 台。台湾呢?只有一台超级电脑在榜上,是排名第 305 名的 ALPS,位于台湾的国家高速电脑中心,浮点运算能力只有 177.1 terabyte/s,和第一名的天河二号相比,浮点运算效能相差「二百倍」。
科技新报观察这次的数据,近五年的超级电脑效能增长已经大不如前,尽管前几名的超级电脑效能进步,但排行榜上后段班的超级电脑,以第五百名的机器来看,近五年平均只有 55% 的进步。对照 1994 年到 2008 年的表现,当时的平均年成长率则是高达 90%。这 20 年的第五百名超级电脑的翻新效率,也以 2014 年的排行榜中为最低。
这些迹象,是否代表目前的超级电脑运算提升已经碰到了瓶颈了呢?往好处想,超大型系统的建构受惠于半导体晶片的发展、多核心系统的更成熟,超级电脑演算法的进步,使得对于超级运算能力巅峰的需求和产出能够达到让人满意的程度,但是不是超大型系统的建构与设计,目前的市场上需求似乎是趋缓了。
目前这五百台超级电脑的整体运算能力总和,达到 274 Pflop/s,上次是250 Pflop/s,再之前一届是 223 Pflop/s。
在超级电脑的领域里,使用特制的 Linux 发行版 (97%),或特制的 Unix 作业系统 (2.4%),绝对是超级电脑的运算主流,微软的 Windows 平台在五百大超级电脑排行榜中,只有 2 台,比重是 0.4% 而已。
以主要的处理器平台来看,核心处理器的部份,英特尔在这五百台超级电脑中囊括了 85.4% 的比重,采用 IBM 处理器的比例仍旧是 8%,但采用 AMD Opteron 处理器的超级电脑从上次调查的 15%,滑落到这次的 6%,可见消长。使用的处理器核心数量方面,排行榜上有 96% 的超级电脑使用 6 颗以上的核心处理器,有 83% 的超级电脑使用了 8 颗以上的核心处理器。
这几年协同加速是超级电脑的重点技术之一,如果看处理器平台提升的部份,第一名的天河二号和第七名的 Stampede,采用的是英特尔的 Xeon Phi 处理器来加速演算效率。第二名的 Titan 与第六名的 Piz Daint,采用 NVIDIA 的绘图处理器来加速运算。全部五百台超级电脑系统中,有 62 台系统采用了这样的技术,比半年前的 53 台还要多。这次有 44 台使用 NVIDIA 绘图晶片加速,2 台采用 AMD 的Radeon晶片,14 台使用 Intel 的 Xeon Phi。
超级电脑的供应商方面,这次的排行榜,惠普 (HP) 仍旧是第一名,比重达到 36%,一共有 182 台超级电脑是惠普打造的。其次是排行榜达到 35% 比重的IBM,一共有 176 台超级电脑由 IBM 打造。和半年前的数据比较,惠普滑落了 3%,IBM 则增加了 2%。专门打造超级电脑的 Cray 公司,这次则有 51 台超级电脑上榜,比重为 10%。
TOP500 列表,是由德国曼海姆大学 (University of Mannheim) 的 Hans Meuer、美国田纳西大学诺克斯维尔分校 (University of Tennessee, Knoxville) 的 Jack Dongarra 以及美国劳伦斯伯克利国家实验室 (NERSC/Lawrence Berkeley National Laboratory) 的 Erich Strohmaier 与 Horst Simon 等人共同汇整编辑出来的。每年6月的国际超级电脑大会 (International Supercomputing Conference),以及每年 11 月的 ACM/IEEE Supercomputing Conference,各公布一次半年度的排行榜,这些超级电脑会通过 LINPACK benchmark 测试,排行榜主要是以浮点运算能力做排序。
2014 年 6 月全球前 10 名超级电脑列表,完整 Top 500列表请点此
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