科技新报/超级电脑2014全球排名 中国天河二号夺冠

图、文/科技新报

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。

协同处理加速成显学,各平台与厂商表现不俗

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%。

科技新报新闻小辞典:TOP 500超级电脑列表

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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