“天河二號”重奪TOP500榜首

21ic電子網(wǎng)訊：在6月17號揭曉的世界超級計算機TOP500排名中，來自我過國防科技大學研制的天河二號毫無懸念的成為了全球運算速度最快的計算機。而在總TOP500的榜單中，中國上榜66款，成為亞洲上榜最多的國家?？梢哉f如今中國在高性能計算機領(lǐng)域中已經(jīng)僅次于美國、穩(wěn)居第二。

全球高性能計算TOP500排行榜創(chuàng)立于1993年，旨在跟蹤未來高性能計算發(fā)展趨勢并為其提供技術(shù)支撐。TOP500排行榜榜單于每年的6月和11月發(fā)布兩次。TOP500如今已經(jīng)成為衡量高性能計算領(lǐng)域發(fā)展水平的標準，其不但可以讓人們了解高性能計算領(lǐng)域的最新技術(shù)和發(fā)展趨勢，更可以據(jù)此預測未來高性能計算產(chǎn)業(yè)的走向。

在最新公布的TOP500名單中，來自國防科技大學研制的天河二號超級計算機系統(tǒng)，以峰值計算速度每秒5.49億億次、持續(xù)計算速度每秒3.39億億次雙精度浮點運算的優(yōu)異性能位居榜首。時隔兩年半之后，中國超級計算機天河二號重返世界第一。

▲ TOP500前十名榜單

中國“天河二號”超級計算機是憑借什么再次問鼎呢？從資料中我們可以了解：天河二號的處理器采用的是32,000顆Ivy Bridge的Xeon和48,000顆的Xeon Phi共計2,120,000個內(nèi)核。內(nèi)存總?cè)萘?400萬億字節(jié)，存儲總?cè)萘?2400萬億字節(jié)，最大運行功耗17.8兆瓦，能效比提升了2倍，計算性能和計算密度均提升了10倍以上。

天河二號重返世界第一經(jīng)歷了兩年半的時間，期間，日本的“京”，美國的“紅杉”、“泰坦”超級計算機先后奪得世界第一，可見超算領(lǐng)域競爭是多么激烈，為何如此多的國家在超算領(lǐng)域投入這么巨大的人力呢？超算的排名是按照什么標準評判出來的？中國的天河二號排名第一具有什么樣的意義？在接下來的文中，筆者將為大家一樣作答！

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超級計算機的排名是用什么標準來衡量的？

天河二號的再次登峰排名榜首，天河計算機的峰值性能也從4.7千萬億次提至5.49億億次，這是中國超級計算機相繼刷新世界紀錄的計算速度。但是很多網(wǎng)友不免會問他，超級計算機的標準是由什么衡量的呢？峰值性能是怎么樣得出的？下面我們來看一下。

目前評判超級計算機的性能的標準是LINPACK（線性系統(tǒng)軟件包），簡單來說，就是看誰在求解一元N次稠密線性代數(shù)方程組時的速度運行更快，以此來評價高性能計算機的浮點性能。其僅是測試性能的一種方式，跟我們評測熟悉的IOmeter等軟件類似，只不過針對的測試領(lǐng)域不同。

 

▲ 天河二號測試數(shù)據(jù)

此次TOP500的基準測試的看點不再是以往那種高度類似的高端計算機系統(tǒng)在性能上的微乎其微的差異。不同以往幾年，在結(jié)果公布前這次第一名的公布毫無懸念。就是天河二號。早在去年十一月份排名上的幾個超級計算機系統(tǒng)都沒有多大變化。甚至泰坦的數(shù)據(jù)都是直接使用去年十一月的結(jié)果。

此次天河2號最大的看點無疑是中國制造，天和二號系統(tǒng)的大部分功能都是在中國開發(fā)的，而且只是在計算的主要部分使用了英特爾的處理器產(chǎn)品。在互連、操作系統(tǒng)、前端處理器和軟件工具上基本都是采用中國原生的。

此次天河二號重登榜首的意義遠大與天河一號初登榜首的時候，相比于上一代產(chǎn)品，此次的天河二號加入了更多的中國制造、中國研發(fā)，也標準著我國在高性能領(lǐng)域的逐漸崛起。

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排名是否代表國家整體計算機實力？

中國天河2號榮登榜首的消息向世界發(fā)出一個聲音，中國已經(jīng)正式進入超級計算的領(lǐng)域。而且在此次TOP500排名中，有來自中國的66套系統(tǒng)，顯示了中國現(xiàn)已成為全球第二大高性能計算使用國，超過了日本，英國，法國和德國，僅次于美國。

 

▲ 天河二號

我國排名超算排名靠前是否代表我國整體計算能力已經(jīng)非?？壳傲四?？其實，TOP500的排名，僅僅是計算機速度的比賽，并不能判斷一個國家整體計算機實力。不能只看冠軍一個指標，同時還要有網(wǎng)絡、處理器、操作系統(tǒng)以及軟件工具等方面的關(guān)系。

天河二號之所以能引起國外的注意，首先還是其整體設(shè)計結(jié)合了大部分中國開發(fā)的產(chǎn)品，除了在主要的計算部分采用的是英特爾產(chǎn)品外，其在網(wǎng)絡、操作系統(tǒng)、軟件方面都是采用中國原生的系統(tǒng)。也讓國外見識到了我國真正的實力。

關(guān)于最后一點，正如Dongarra提到的，“該系統(tǒng)的大部分功能都是在中國開發(fā)的，而且他們只在主要計算部分使用了英特爾的產(chǎn)品。也就是說，互連、操作系統(tǒng)、前端處理器和軟件工具基本上都是中國原生的。”

但我國的超級計算機與國外相比仍然存在著一定缺陷，首先，我國的超級計算機大部分采用的是GPU的加速核心，雖然提升了名詞，但是應用并不廣泛。其次，我國并沒有掌握領(lǐng)先的CPU技術(shù)，大規(guī)模使用的還是英特爾的芯片。第三，我國超級計算機的應用方面很少，還需要加強應用上的表現(xiàn)。

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超級計算機的功耗問題值得注意

超級計算機雖然能給我們帶來超級的計算能力，這主要是取決于其“核心”技術(shù)，數(shù)以百萬計的核心運算才能提供如此出色的處理器速度。但是同樣，核心的高速運轉(zhuǎn)同樣帶來著強大的功耗，一直困擾著超算中心。

 

▲ 功耗表格

目前采用的超級計算機評比標準LINPACK中，并沒有考慮到超級計算機的功耗，只看超算的運行速度。不過，現(xiàn)在超級計算機的功耗也已經(jīng)出現(xiàn)在評判標準中。人們已經(jīng)開始關(guān)注節(jié)能減排方面的表現(xiàn)。

我們在看一個超級計算機的綜合實力的時候，其實還有一個非常重要的指標，那就是功耗！天河二號的功耗上表現(xiàn)如何呢？可以說，其在性能功耗比方面仍有待提供，雖然天河二號的運算能力已接近Titan的兩倍，但Titan仍為500大排行榜上最省電的系統(tǒng)。

曾經(jīng)在2008年的TOP500超算排行榜中傲視群雄的IBM超算“走鵑(Roadrunner)”在2013年正式退休。而洛斯阿拉莫斯國家實驗室宣布走鵑退休的原因是功耗太高導致的運營成本居高不下?？梢姡奶咭呀?jīng)成為影響超級計算機是否能夠運行下去的重要指標。

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超級計算機究竟有什么用呢？

針對超級計算機，大家可能又會不禁發(fā)問，我們每年在超級計算機研發(fā)方面投入如此多的資金，究竟有什么用途呢？超算似乎離我們每個人的生活很遠？是否是在浪費錢呢？

其實則不然，一個國家的高性能計算機，直接關(guān)機到整個國家的民生問題、國家完全問題等。沒有高性能計算機，國家的重大科研項目就很難執(zhí)行，沒有超級計算機，我們就不能提供巨大的運算能力。幾乎在所有領(lǐng)域中，高性能的計算機都起到了舉足輕重的作用。

超算計算機在天氣中的應用如今已經(jīng)非常普遍，可以大大提高天氣預報的準確性，捕捉大氣變化，提前預防災害。同時在電影行業(yè)，超級計算機的應用也非常廣，例如3D電影的處理，是需要高性能的計算機去支持完成的。

 

▲ 超算在航空領(lǐng)域的應用

其實在我們?nèi)粘Ｉ钪?，超級計算機也與我們離的很近，例如經(jīng)濟、科技、交通。國防等領(lǐng)域存在一系列復雜、大型的問題，都建立了越來越精細的物理模型，都需要超級計算機的求解。

文章總結(jié)：此次天河二號重奪TOP500榜首，而且加入了更多中國制造，我們從眾看到了我國在高性能計算方面的進步與成果。同時在計算核心方面，我們?nèi)杂羞M步的空間。超級計算機關(guān)系著每個人的日常生活，期待我國在高性能方面取得更顯著的成果。

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來源：[db:出處]

作者：tee