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盘点TOP500:值得关注的超算,及当下趋势

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连续两届强势TOP500第一,天河2切实打响了中国超算的声音。然而TOP500中还有许多值得关注的对手,比如Sequoia解析数据夺魁,Piz Daint唯一位列TOP500及Green500前10。

新一届的世界超级计算机TOP500已尘埃落定,这里笔者带大家盘点本次排名中那些特别值得关注的超算,及当下TOP500中涌现的一些发展趋势。首先我们看那些让人眼前一亮的“家伙”:

天河二号蝉联世界最快超算

本次超算TOP500上,天河2成功卫冕。天河2由中国国防科技大学(NUDT)开发,坐落于广州的国家超级计算中心。在Linpack基准下,天河2获得了33.86 petaflop/s的优异成绩,大致是第二名泰坦的两倍。系统当下由16000个节点组成,每个节点有2颗基于Ive Bridge-E Xeon E5 2692处理器和3个Xeon Phi,累计共有32000颗Ive Bridge处理器和48000个Xeon Phi,共计312万个计算核心。


在天河2中包含了许多由中国开发的组件,其中包括TH Express-2互联网络、前端处理器、操作系统及一些软件工具。天河2的操作系统是麒麟Linux,在2006年获批运行,结合了其它主流操作系统,支持多微处理器及不同架构的计算机。此外NUDT还开发了OpenMC,一个基于指令的intra-node程序设计模型,类似Open-MP、CUDA、OpenACC、OpenCL等。天河2拥有1个由4096 Galaxy FT-1500 CPU组成的前端系统,由NUDT设计及开发。FT-1500拥有16核心,基于Sparc V9。其性能可达144 Gflop/s,每个芯片功耗在65W,相比之下Intel Ivy Bridge的12核心即可达211 Gflop/s的峰值。在运行Linpack基准时,其功耗达17.8 MW。

Amazon基于其云服务的超算

以484.2 teraflop/s的速度,Amazon再次在世界超算TOP500列表上取得一席之地。区别于其他超级计算机,Amazon使用的是其IaaS云上一些经过高性能优化的虚拟机——26496个节点、106TB内存及10GB的以太网互连。集群理论上可以获得一个593.9 teraflop/s的理论峰值,通过Amazon EC2 产品经理了解到,该公司使用的是"c3.8xlarge"实例,该实例拥有16核心,基于2.8 GHz Intel Xeon E5-2680 v2处理器。在2011年,该公司超算获得了其最佳排名第42位,当时的性能是240.1 teraflop/s,这个性能在当下只能排至165位。

AWS是当下被采用最广泛的服务,根据 Synergy公司的第三季度数据中,AWS依旧保持IaaS/PaaS 市场的国际领先地位。大于 IBM、微软、Google 和 Salesforce 之和,尽管同比去年,这四个公司有着非常大的进步, Amazon比第二集团的营收总额还要高出 15%,占据了全球 55% 的市场份额。

最节能Top 10新贵Piz Daint

TOP500衡量的是超算的浮点计算能力,而解析数据和环境影响排名分别有Graph500和Green500。最新的排名显示,没有一台超算能同时进入三大名单的Top 10:天河2号TOP500为王,但是其数据解析能力只排第6;唯一同时进入Top500和Green500排名前10的就是这里我们要说的Piz Dainte。


Piz Daint是本次超算Top 10中的新面孔,位于瑞士阿尔卑斯山之后,是当今世界第6快的计算机。Piz Daint使用了Cray XC30系统,坐落于瑞士卢加诺国家超级计算中心(CSCS),是瑞士以及整个欧洲当下最快的计算机。在Linpack基准下,Piz Daint取得了6.27 Pflop/s的成绩,然而它的能耗总计只有2.33 MW,折合2.7 Gflops/W,是Top 10中最节能的计算机。

Top 5除天河2以外其它超算

Titan,使用Cray XK7系统,坐落于美国橡树岭国家实验室的能源部(DOE),继续保持着超算第二快。在Linpack 基准下获得了17.59 petaflop/s的战绩,其使用的是261632个NVIDIA K20x催化剂核心。总耗能8.21 MW,合2.143 Gflops/W,属最具能效的超算之一。

Sequoia,使用着IBM BlueGene/Q系统,坐落于DOE的Lawrence Livermore National Laboratory。想比去年,其排名并没有发生变化,Linpack基准下使用1572864个核心获得17.17 petaflop/s的成绩;而在Graph500榜单上,则获得了第一的成绩。

排名第4的是富士通的超算K,坐落于日本神户的RIKEN Advanced Institute for Computational Science,使用705024个SPARC64处理核心,在Linpack基准下获得了10.51 Pflop/s的成绩。

第五名归属于Mira,使用的同样是BlueGene/Q系统,坐落于能源部的Argonne National Laboratory,使用786432个核心获取了8.59 Pflop/s的得分;在Graph500榜上落后Sequoia,位列第2。

透过这些简单的排名,我们可以在TOP500列表上发现一些更有意思的信息:

TOP500列表中意思的统计

  • 参与排名的超算有31个每秒浮点数运算超过千万亿次,6个月之前只有26个。
  • 第一名Tianhe-2及第七名Stampede都使用Intel Xeon Phi处理器来加速他们的计算,第二名Titan和第六名Piz Daint使用的是NVIDIA GPU来加速计算。
  • 合计有53个系统使用催化剂或者协同处理器技术,与6月份的统计无太大变化。其中38个使用NVIDIA芯片,两个使用ATI Radeon,有13个已经使用上了Intel MIC技术(Xeon Phi)。
  • 在TOP500系统中,Intel继续大份额提供处理器,约82.4%。94%系统使用6核以上的处理器,75%使用8核以上。
  • IBM的BlueGene/Q在Top 10中仍然最受欢迎,4个系统分列3、5、8、9。
  • 列表中位于中国的超算占63个,在上次的排行中是65,位列HPC的第二位,领先Japan、UK、France及Germany。由于Tianhe-2的贡献,中国今年在计算份额上仍然保持着第二位,领先日本。

TOP500列表中的芯片趋势

  • TOP500系统中有412个系统(82%)使用的是Intel处理器,6个月前这一比例为80%。
  • Intel is followed by the AMD Opteron familywith 43 systems (9 percent), slightly down from 10 percent on the previouslist.
  • AMD Opteron 系列位列第二,43个系统占9%,在6个月前为10%。
  • IBM Power处理器有40个,占8%。
  • 207个系统使用了InfiniBand技术,6月前是203个,为当下普及率最高的内部系统互连技术。212个系统使用了Gigabit Ethernet,在6个月前是216,其中有77个系统已经使用了10G的接口。
  • IBM和Hewlett-Packard继续出售TOP500中大部分的处理级别系统。
  • HP以195个系统(39%),赢得了这场份额胜利,IBM为166个系统(33%)。在6个月前,HP有189个系统(占38%),IBM则是160个(32%)。在系统类别中,Cray的系统保持第三,占10%。

TOP500列表中的性能趋势

  • IBM在Top 500列表中的性能方面上处于绝对的领先地位,在整体性能上以32%的绝对优势领先,6个月前是33%。
  • 感谢Tianhe-2及Tianhe-1A,NUDT贡献了总性能的15%,6个月前是16.8%。
  • Gray所占的性能份额现提升至16.7%,之前是15.3%。
  • HP现在是第4,即使它的份额从14.1%提升至15.3%。

TOP500列表中的地理趋势

  • 美国在HPC系统消费显著领先,500个系统中占265(之前是253)。落后于亚洲的115个系统(上次118),欧洲当下的系统数量为102(上次112)。
  • 亚洲地区的超算支配国家为中国,TOP500系统数量为63,日本是28个。
  • 在欧洲,UK、France、Germany的差距不大,分别为23、22和20。

相关链接:November 2013、Highlights - November 2013 (文/仲浩 审校/周小璐) 

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