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TOP500

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2016年8月的不同國家之間的超級計算機500強的分布
基於top500.org的對數圖表，y軸為GFLOPS。紅線表示最快超級計算機的速度，黃線表示TOP500上第500名計算機的速度，深藍線表示TOP500上所有計算機速度的總和。注意Y軸是對數比例。
  TOP500上所有計算機速度的總和
  最快超級計算機
  第500名計算機的速度

TOP500計畫是針對全球已知最強大的電腦系統做出排名與詳細介紹。此計畫始於1993年並且一年出版兩次最新的超級計算機排名列表。每年的第一次排名公佈總是在六月份的國際超級計算機會議（英語：International Supercomputing Conference）上，而第二次排名公佈則是在十一月份的超級計算會議（英語：Supercomputing Conference）上。此計畫主旨在提供一個可靠的基礎去追蹤與偵測高效能計算的趨勢。[1]

TOP500列表是由德國曼海姆大學的Hans Meuer、美國田納西大學諾克斯維爾分校的傑克·唐加拉以及美國勞倫斯伯克利國家實驗室的Erich Strohmaier與Horst Simon等人共同匯編的。

歷史

自1993年以來排名第一的計算機
公司 名稱 國家和地區 時間
HPE 前沿  美國 2022.6 -
理化學研究所（RIKEN） 富岳  日本 2020.6 - 2022.6
IBM 高峰  美國 2018.6 - 2020.6
國家並行計算機工程技術研究中心 神威·太湖之光  中國 2016.6 - 2018.6
國防科技大學 天河-2  中國 2013.6 -2016.6
克雷公司（Cray） 泰坦  美國 2012.11 - 2013.6
IBM 藍色基因/Q  美國 2012.06 - 2012.11
理化學研究所（RIKEN） 京  日本 2011.6 - 2012.6
國防科技大學 天河-1  中國 2010.11 - 2011.6
Cray 美洲虎  美國 2009.11 - 2010.11
IBM 走鵑  美國 2008.06 - 2009.11
IBM 藍色基因/L  美國 2004.11 - 2008.06
日本電氣（NEC） 地球模擬器  日本 2002.06 - 2004.11
IBM ASCI White  美國 2000.11 - 2002.06
英特爾 ASCI Red  美國 1997.06 - 2000.11
日立 CP-PACS  日本 1996.11 - 1997.06
日立 SR2201  日本 1996.06 - 1996.11
富士通 數值風洞  日本 1994.11 - 1996.06
英特爾 Paragon XP/S140  美國 1994.06 - 1994.11
富士通 數值風洞  日本 1993.11 - 1994.06
TMC CM-5（英語：CM-5）  美國 1993.06 - 1993.11

架構

截至2022年06月，所有TOP500超級計算機全部為64位，大部分是基於x86-64的CPU（英特爾的EMT64和AMD的AMD64指令集架構），只有少數是基於精簡指令集（RISC），其中有13台基於IBM POWER微處理器的超級計算機使用Power架構（英語：Power Architecture），有6台基於富士通設計的HAL SPARC64（英語：HAL SPARC64）芯片，而這其中的「京」是2011年第一台沒有GPU的產品，且仍然在HPCG基準（英語：HPCG benchmark）上排名第3。[2]還有兩台計算機是基於中國的設計：申威和神威SW26010也在使用中國的協處理器；後者還在2016年上升到了第一位（它後來被一台系統基於IBM POWER的計算機所超越）。另外，還有少數計算機使用了另一種非美國設計，即基於ARM架構的PEZY-SC[3]，它是與英特爾Xeon配對的加速器。

有兩台計算機是2018年第一次出現在表中的，它們所基於的架構在TOP500中從未見過。其一是一種新的x86-64微架構，它來自中國供應商中科曙光，使用基於Hygon Dhyana（中國版）的CPU（AMD和中方合作產品，基於AMD Zen），排名第38。另一台是列表中第一次基於ARM架構的計算機，它使用Cavium ThunderX2 CPU。[4]在2000年代早期32位x86和後來的64位x86-64取得優勢之前，TOP500超級計算機大部分都是由各種RISC處理器系列構成的，包括SPARC、MIPS、PA-RISC、Alpha等RISC架構。

近些年的異構計算，大多採用英偉達的圖形處理器（GPU）或英特爾基於x86的至強融核作為輔助處理器。它們在TOP500中占據了主導地位，是因為每瓦特性能和絕對性能都比較高。前十名基本上都是採用的這兩種，近期唯一的例外就是前面提到的「京」。

TOP500超級計算機按處理器架構系列分布的歷史趨勢

操作系統

從地球模擬器超算之後，十多年來所有最快的超級計算機都使用基於Linux的操作系統。自2017年11月起，所有列出的超級計算機都使用基於Linux內核的操作系統。[5][6]

自2015年11月以來，列表中就沒有計算機運行Windows了。2014年11月，Windows Azure[7]雲計算機就退出最快超算列表了（其最佳排名為2012年的第165位）。此時，列表中基於Windows的超算就只剩下上海超級計算中心的「魔方」（Magic Cube）一台了，它最後一次出現在列表中是在2015年6月發布的名單中排名436，而其最佳排名為2008年的第11位。[8]

MIPS系統退出榜單已經十多年了，[9]但2017年11月（經過大幅升級後）躍升至第四位的曉光（英語：Gyoukou）超算使用了MIPS作為協處理器一小部分。該超算使用了2,048核協處理器（而每個協處理器又有8×6核MIPS，使其「不再依賴外部的英特爾至強E5主機處理器」[10]），這使其比超算前10名中的其它超算更加節能。它在Green500上排名第五，而基於ZettaScaler-2.2的系統則占據了前三位。[11]它是迄今為止最大的系統，達到了1986萬個核心，這幾乎是TOP500中最多核系統（中國的神威·太湖之光，目前排名第四）的兩倍。

排名前十名

此表列舉出2024年6月公布的TOP500名單中的前十名[12]
排名 名稱 國家和地區 場所 安裝
年份 		供應商 處理器
核心數 		Rmax
(Pflops) 		Rpeak
(Pflops) 		功率
（千瓦）
1 ▲ 前沿  美國 橡樹嶺國家實驗室 2021 慧與科技 8,699,904 1,206.00 1,714.81 22,786
2 ▲ Aurora  美國 阿貢國家實驗室 2023 intel 9,264,128 1,012.00 1,980.01 38,698
3 ▲ Eagle  美國 微軟 2023 微軟 2,073,600 561.20 846.84
4 ▼ 富岳  日本 日本理化研究所計算科學中心 2020 富士通 7,630,848 442.01 537.21 29,899
5 ▼ LUMI  芬蘭 歐洲高效能計算聯合會 2022 慧與科技 2,752,704 379.70 531.51 7,107
6 ▲ 阿爾卑斯山  瑞士 瑞士國家超級計算中心 2024 慧與科技 1,305,600 270.00 353.75 5,194
7 ▼ Leonardo（英語：Leonardo (supercomputer)）  義大利 歐洲高效能計算聯合會（英語：歐洲高效能計算聯合會） 2023 EVIDEN 1,824,768 241.20 306.31 7,494
8 ▼ MareNostrum 5 ACC（英語：MareNostrum 5 ACC _(supercomputer)）  西班牙 歐洲高效能計算聯合會 2023 IBM 663,040 175.30 249.44 4,159
9 ▼ 高峰  美國 橡樹嶺國家實驗室 2018 IBM 2,414,592 148.60 200.79 10,096
10 ▼ Eos NVIDIA DGX SuperPOD  美國 Nvidia 2023 Nvidia 485,888 121.40 188.65

各國家比較

各國家比較 （2023年11月）[13]
國家/地區 排名進入
TOP500的
計算機數量 		所佔
百分比
（%） 		Rmax Sum (Rmax)
（Gflops） 		Rpeak Sum (Rmax)
（Gflops） 		處理器總數
 美國 161 32.2 3,725,850,800 5,711,149,171 40,077,020
 中國大陸 104 20.8 407,239,784 770,545,405 22,605,992
 德國 36 7.2 256,265,750 391,132,706 4,292,044
 日本 32 6.4 669,834,060 866,458,051 11,374,380
 法國 23 4.6 173,226,000 249,513,264 3,967,382
 英國 15 3 81,707,084 142,086,064 2,048,112
 義大利 12 2.4 41,208,360 71,911,529 845,984
 南韓 8 1.6 88,682,560 128,264,430 1,551,012
 荷蘭 8 1.6 33,959,120 56,740,440 547,728
 巴西 8 1.6 46,729,150 88,175,939 775,232
 義大利 7 1.4 253,229,000 370,262,898 2,911,152
 俄羅斯 7 1.4 73,715,000 101,737,460 741,328
 沙烏地阿拉伯 6 1.2 55,253,040 98,982,254 1,798,260
 瑞典 6 1.2 22,500,500 32,727,068 355,648
 澳大利亞 5 1.0 42,767,840 60,177,375 532,416
 愛爾蘭 5 1.0 13,364,020 26,320,890 335,360
 瑞士 4 0.8 28,563,790 38,600,165 650,260
 新加坡 3 0.6 9,037,830 15,785,890 234,112
 挪威 3 0.6 10,224,910 17,031,160 312,832
 印度 3 0.6 10,953,340 12,082,026 244,488
 芬蘭 3 0.6 320,788,310 443,391,175 2,584,576
 波蘭 3 0.6 10,923,400 17,099,060 148,800
 臺灣 2 0.4 11,297,560 19,562,790 220,752
 捷克 2 0.4 9,589,400 12,914,040 163,584
 盧森堡 2 0.4 12,806,560 18,291,180 172,544
 阿聯酋 2 0.4 9,013,750 12,164,803 142,368
 奧地利 2 0.4 5,038,378 6,809,088 133,152
 斯洛維尼亞 2 0.4 6,918,000 10,047,000 156,480
 西班牙 1 0.2 6,470,800 10,296,115 153,216
 摩洛哥 1 0.2 3,158,110 5,014,730 71,232
 保加利亞 1 0.2 4,518,870 5,942,000 144,384
 泰國 1 0.2 8,146,000 13,773,060 87,296
 比利時 1 0.2 2,717,000 3,094,020 23,200
 匈牙利 1 0.2 3,088,500 4,669,510 28,768

參見

參考文獻

  1. ^ A. Petitet; R. C. Whaley; J. Dongarra; A. Cleary. HPL – A Portable Implementation of the High-Performance Linpack Benchmark for Distributed-Memory Computers [HPL – 分布式內存計算機高性能Linpack基準的可移植實現]. ICL – UTK Computer Science Department. 2016-02-24 [2016-09-22]. （原始內容存檔於2000-11-02） （英語）. 
  2. ^ HPCG - June 2018 | TOP500 Supercomputer Sites [HPCG - 2018年6月 | TOP500超級計算機網站]. www.top500.org. [2018-07-02]. （原始內容存檔於2018-07-02） （英語）. 
  3. ^ PEZY-SC - PEZY. wikichip.org. [2019-02-20]. （原始內容存檔於2017-11-12） （英語）. 
  4. ^ Astra - Apollo 70, Cavium ThunderX2 CN9975-2000 28C 2GHz, 4xEDR Infiniband | TOP500 Supercomputer Sites [Astra - Apollo 70, Cavium ThunderX2 CN9975-2000 28C 2GHz, 4xEDR Infiniband | TOP500超級計算機網站]. www.top500.org. [2018-12-06]. （原始內容存檔於2018-12-06） （英語）. 
  5. ^ Top500 – List Statistics [Top500 – 列表統計]. www.top500.org. 2017-11 [2019-03-04]. （原始內容存檔於2012-11-19） （英語）. 
  6. ^ Linux Runs All of the World’s Fastest Supercomputers [全球所有最快超算均運行於Linux]. Linux基金會. [2017-11-30]. （原始內容存檔於2017-12-01） （英語）. 
  7. ^ Microsoft Windows Azure [微軟Windows Azure]. [2019-03-04]. （原始內容存檔於2019-02-21） （英語）. 
  8. ^ Magic Cube – Dawning 5000A, QC Opteron 1.9GHz, Infiniband, Windows HPC 2008 [魔方 – 曙光5000A，QC Opteron 1.9GHz，InfiniBand，Windows HPC 2008]. [2019-03-04]. （原始內容存檔於2019-02-21） （英語）. 
  9. ^ ORIGIN 2000 195/250 MHz | TOP500 Supercomputer Sites [ORIGIN 2000 195/250 MHz | TOP500超級計算機網站]. www.top500.org. [2017-11-15]. （原始內容存檔於2017-11-16） （英語）. 
  10. ^ PEZY-SC2 - PEZY. [2017-11-17]. （原始內容存檔於2017-11-14） （英語）. 
  11. ^ The 2,048-core PEZY-SC2 sets a Green500 record [2,048核的PEZY-SC2寫進Green500記錄]. WikiChip Fuse. 2017-11-01 [2017-11-15]. （原始內容存檔於2017-11-16） （英語）. Powering the ZettaScaler-2.2 is the PEZY-SC2. The SC2 is a second-generation chip featuring twice as many cores – i.e., 2,048 cores with 8-way SMT for a total of 16,384 threads. [..] The first-generation SC incorporated two ARM926 cores and while that was sufficient for basic management and debugging its processing power was inadequate for much more. The SC2 uses a hexa-core P-Class P6600 MIPS processor which share the same memory address as the PEZY cores, improving performance and reducing data transfer overhead. With the powerful MIPS management cores, it is now also possible to entirely eliminate the Xeon host processor. However, PEZY has not done so yet. [驅動ZettaScaler-2.2的是PEZY-SC2。SC2是第二代芯片，其核心數也達到了兩倍。也就是說，2,048核帶8向SMT，總共就會有16,384個線程。……第一代SC合併了兩個ARM926核心，當其基礎管理和調試足夠用時，其處理能力便捉襟見肘。SC2使用一個六核P級P6600 MIPS處理器（它與PEZY核共享同樣的內存地址），來提高性能並降低數據傳輸消耗。有了強大的MIPS管理核，它現在還可以完全取代至強主機處理器。然而，PEZY並沒有這樣做。] 
  12. ^ June 2024 [2024年6月]. www.top500.org. [2024-05-13] （英語）. 
  13. ^ List Statistics | TOP500. www.top500.org. [2018-03-26]. （原始內容存檔於2018-07-18） （英語）. 

外部連結

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