《全球500強》(Top 500)超級電腦排行榜揭曉,中國持續在數量方面領先,而美國則在整體性能表現上明顯提升。隨著最新版Top 500超級電腦排行榜出爐,中、美兩國爭搶在2022年之前提供百萬兆級(Exascale)超級電腦系統的競賽仍難分軒輊。exascale超級電腦可望比當今最強大的系統性能更高10倍以上。

中國目前在Top 500中擁有227台超級電腦,佔全部的45%,而美國的Top 500超級電腦數量降至歷史新低點——109台(佔22%)。Top 500排行榜組織單位之一的美國田納西大學(University of Tennessee)電氣工程和電腦科學教授Jack Dongarra指出,中美之間在數量上「存在很大的差距。」

中國供應商也在超級電腦領域處於領先地位。中國的聯想(Lenovo)、浪潮集團(Inspur)和中科曙光(Sugon)是目前排行榜中的前幾大供應商。

加上排名第8的華為(Huawei),中國供應商在Top 500超級電腦系統中的安裝量為295台。相形之下,美國在Top 10排名中的4家供應商——Cray、HPE、戴爾(Dell) EMC和IBM共安裝120套系統。

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對於美國來說,好消息是其整體表現仍然領先(38%),而排名第二的中國則為31%。今年Top 500排行榜上位居第一的「顛峰」(Summit)和第二的Sierra超級電腦性能,分別提升了超過15%和30%,達到143.5和94.6 PFlops的運算性能,因而使其地位隨之顯著提升。

Dongarra說:「Summit系統的性能表現令人印象深刻,在整個Top 500的性能中約佔10%。」

Sierra向前進步了一名,因而將中國大陸「神威.太湖之光」(Sunway TaihuLight)超級電腦擠到第三名。這台安裝在中國無錫「國家超級計算中心」(National Supercomputing Center)的「神威.太湖之光」系統性能達93PFlops,曾經兩年榮登Top 500龍頭地位。

top 500 NOV2018

最新Top 500排行榜顯示,中國在供應商和系統數量方面持續增加,而美國則保持整體性能優勢(來源:Top 500)

中國、歐盟和美國競相開發exascale超級電腦系統

中國和美國均已加碼超級電腦開發計劃,計劃在2022年之前推出多達三台exascale級的超級電腦系統。美國能源部(DoE)在今年四月宣佈的投資計劃中,光是硬體投資就花費高達18億美元。

Dongarra說:「美國斥重資投入開發exascale超級電腦。我們一向使用更多,但很難說多少。」

美國的Argonne、Livermore和Oak Ridge等三座國家實驗室都將配備exascale超級電腦。而中國則預計為競相在2020年提供exascale級超級電腦的三項開發計劃提供資金。

其中一台系統預計將使用天津飛騰開發的FT-2000 CPU,採用帶向量擴展的64位元ARM核心。中國正設計自有晶片,至少一部份是因為美國開始限制英特爾(Intel)提供其高階Xeon晶片(廣泛用於超級電腦)給政府主導的計劃。

近年來,中國一直在增加為高階系統設計的晶片數量,包括互連晶片和加速器。

例如,此次排名第4的天河2A (Tianhe-2A)性能達到61.4 petaflops,採用中國自行開發的Matrix-2000+加速器,取代了之前所使用的英特爾Xeon Phi。

Matrix-2000+在16nm元件中封裝了128個核心,以2GHz頻率執行時可提供2.048 teraflops/s的運算性能。Matrix-3000晶片預計將為中國的exascale系統之一提供動力。

Nvidia繼續成為Top 500的最大贏家之一,搭配英特爾Xeon晶片用於90%以上的系統中。在Top 500排行榜中一共有137台採用Nvidia GPU作為加速器,比六個月前的110個更大幅增加。

例如,排名第一和第二的Summit和Sierra系統都是IBM製造的超級電腦,採用了Power 9 CPU和Nvidia V100 GPU。Summit由4,356個節點組成,每個節點在Mellanox EDR InfiniBand網路上連接2個22核心Power 9和6個Tesla V100。 Sierra由4,320個節點組成,包括2個Power 9和4個NVIDIA Tesla V100 GPU。

整體而言,Top 500如今有429套系統提供1千萬億次/秒(petaflop/s)或更高的效能,較六個月前的272個系統更高。IBM打造的Roadrunner系統在2008年成為第一個突破petaflop門檻的系統。

編譯:Susan Hong

(參考原文: Top 500 Shows China, U.S. Gains,by Rick Merritt)