日本臂力超级计算机Fugaku赢得TOP500桂冠

在第55届世界500强排行榜上,有一些重要的新成员加入,首当其冲的是来自日本的一个新的排名第一的系统。最新的排名还反映了总体表现和能效的稳步增长。

新的顶级系统Fugaku的高性能Linpack (HPL)运算速度为415.5千万亿次浮点运算,比目前排名第二的Summit系统高出2.8倍。Fugaku采用富士通的48核A64FX SoC,成为榜单上第一款采用ARM处理器的系统。在机器学习和AI应用中,Fugaku的单次或进一步降低精度时,其峰值性能超过1000千万亿次(1 exaflops)。新系统安装在日本神户理研计算科学中心(R-CCS)。

排名第二的是ibm制造的超级计算机Summit,它在HPL上的运算速度为148.8千万亿次。该系统共有4,356个节点,每个节点配备两个22核Power9 cpu和6个NVIDIA Tesla V100 gpu。节点连接Mellanox双轨EDR InfiniBand网络。Summit正在田纳西州的橡树岭国家实验室(ORNL)运行,它仍然是美国最快的超级计算机。

排名第三的是位于加州的劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的Sierra系统,该系统在HPL上实现了94.6千万亿次浮点运算。它的架构与Summit非常相似,在4,320个节点中每个节点都配备了两个Power9 cpu和四个NVIDIA Tesla V100 gpu。Sierra采用相同的Mellanox EDR InfiniBand作为系统互连。

由中国国家并行计算机工程与技术研究中心(NRCPC)开发的“神威太湖之光”系统跌至榜单第四名。该系统完全采用神威260核SW26010处理器。自2016年6月在中国无锡的国家超级计算中心安装以来,其每秒93千万亿次的HPL标记一直没有改变。

排在第五位的是中国国防科技大学开发的天河2a(银河2a)系统。它的HPL性能达到61.4千万亿次每秒,这是采用英特尔至强cpu和定制的Matrix-2000协处理器混合架构的结果。它被部署在中国广州的国家超级计算机中心。

榜单上的新系统HPC5以每秒35.5千万亿次的HPL性能排名第六。HPC5是由戴尔公司制造的PowerEdge系统,由意大利能源公司埃尼公司安装,使其成为欧洲最快的超级计算机。它采用英特尔至强黄金处理器和NVIDIA特斯拉V100 gpu,使用Mellanox HDR InfiniBand作为系统网络。

另一个新系统Selene以每秒27.58千万亿次的HPL成绩排名第七。这是一款DGX超级pod,搭载了英伟达的新“安培”A100 gpu和AMD的EPYC“罗马”cpu。Selene安装在美国的NVIDIA。它也使用Mellanox HDR InfiniBand作为系统网络。

安装在美国德克萨斯州高级计算中心(TACC)的戴尔C6420系统Frontera排名第八。它的23.5 HPL千万亿次浮点运算是由448,448个英特尔至强核心实现的。

排名前十的第二款意大利系统是安装在CINECA研究中心的Marconi-100。它采用IBM Power9处理器和NVIDIA V100 gpu,采用双轨Mellanox EDR InfiniBand作为系统网络。马可尼-100的21.6千万亿次运算速度使其在榜单上排名第九。

排在前十名的是安装在瑞士卢加诺的瑞士国家超级计算中心(CSCS)的Cray XC50系统Piz Daint,每秒19.6千万亿次浮点运算。它配备了英特尔至强处理器和NVIDIA P100 gpu。

一般的亮点
列表的总性能现在从6个月前的1.65亿次提升到2.23亿次。这一增长的主要结果是新的排名第一的Fugaku超级计算机。列表上的新入口点(系统号500)是1.24千万亿次浮点运算,仅比之前的列表略有增加。总体而言,上榜的新系统数量只有51个,是自1993年TOP500榜单开始以来的最低水平。

在系统数量方面,中国继续在TOP500中占据主导地位,共有226台超级计算机上榜。美国排名第二,有114个系统;日本排名第三,有30人;法国有18个;德国声称拥有16个。尽管在系统数量上排名第二,但美国在总榜单上的表现继续超过中国,美国的总排名为644千万亿次,中国为565千万亿次。日本的系统数量要小得多,每秒能处理530千万亿次浮点运算。

技术发展趋势
名单上总共有144个系统正在使用加速器或协处理器,这与六个月前报告的145个系统几乎相同。就像过去的情况一样,大多数配备加速器/协处理器的系统(135)都使用NVIDIA gpu。

x86继续是占主导地位的处理器架构,在500个系统中有481个出现。英特尔声称其中469个,其中11个安装了AMD,其余一个安装了Hygon。Arm处理器仅出现在4个TOP500系统中,其中3个采用了新的富士通A64FX处理器,其余一个采用了Marvell的ThunderX2处理器。

系统互连份额的崩溃与六个月前基本没有变化。263个系统使用以太网,150个系统使用InfiniBand,其余使用定制或专有网络。尽管以太网在数量上占据主导地位,但这些系统的运算速度为471千万亿次,而基于infiniband的系统的运算速度为803千万亿次。由于在榜单上一些最强大的超级计算机中使用了它们,自定义和专有互连的系统加在一起代表了790千万亿次浮点运算。

供应商了
中国制造商在安装数量上占据主导地位,联想(180台)、曙光(68台)和浪潮(64台)在500台系统中占312台。HPE声称拥有37个系统,而Cray/HPE拥有35个系统。富士通只有13个系统,但由于其排名第一的Fugaku超级计算机,该公司以478千万亿次的总性能领先于榜单。联想拥有180套系统,以每秒355千万亿次的速度位居第二。
Green500的结果

Green500上最节能的系统是MN-3,它基于首选网络公司(Preferred Networks)的一台新服务器。它在1.62千万亿次的运行中达到了创纪录的21.1千万亿次/瓦特。该系统的卓越功率效率来自于MN-Core芯片,一种针对矩阵算法优化的加速器。在世界500强中排名第395位。

排在第二位的是NVIDIA新的Selene超级计算机,这是一个由新的A100图形处理器驱动的DGX A100超级pod。它在TOP500中排名第七。

排名第三的是NA-1系统,安装在日本NA Simulation公司的PEZY计算/Exascaler系统。它实现了18.4千万亿次/瓦特,在TOP500中排名470位。

Green500上的9号系统是性能最好的Fugaku超级计算机,运算速度为每瓦14.67亿次。在电力效率方面,它仅次于Summit,后者达到了14.72千万亿次/瓦特。

HPCG结果
TOP500榜单包含了高性能共轭梯度(HPCG)基准测试的结果,这为评估超级计算机的性能提供了另一种度量标准,意味着对HPL测量的补充。

排名第一的TOP500超级计算机Fugaku,现在也是HPCG基准测试的领导者,以13.4 HPCG-petaflops的记录。美国能源部的两个系统,ORNL的Summit和LLNL的Sierra,目前分别在HPCG基准测试中排名第二和第三。Summit达到了每秒2.93次HPCG-petaflops, Sierra达到了每秒1.80次HPCG-petaflops。其余所有系统的运算速度都不到每秒1次HPCG-petaflops。

如今的TOP500榜单的第一版最初是1993年6月在德国举行的一次小型会议上的演练。出于好奇,作者们决定在1993年11月重新审视这份榜单,看看情况发生了怎样的变化。就在那时,他们意识到自己可能有所发现,并决定继续编纂这份榜单,现在它是一个备受期待、备受关注和备受争议的一年两次的活动。

世界500强榜单由劳伦斯伯克利国家实验室的埃里克·斯特罗迈尔和霍斯特·西蒙编制;田纳西大学诺克斯维尔分校的Jack Dongarra;以及德国ISC集团的Martin Meuer。

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