全球超算TOP500榜单更新怎样才算看懂超算

11 月 19 日音讯 当地时刻 11 月 18 日，由国际超级核算大会（ISC）发布的新一期全球超级核算机 500 强榜单出炉。我国持续扩展数量上的抢先优势，在总算力上与美国的距离进一步缩小。

美国能源部部属橡树岭国家实验室开发的 Summit（极点）以每秒 14.86 亿亿次的浮点运算速度再次登顶，与半年前的速度相同。美国能源部部属劳伦斯利弗莫尔国家实验室开发的 Sierra（山脊）、我国超算威风·太湖之光和银河二号排列二三四位。

全球超算 500 强榜单每半年发布一次。本次榜单显现，我国境内有 228 台超算上榜，在上榜数量上连任榜首，比半年前的榜单添加 9 台。美国以 117 台位列第二，日本、法国、德国顺次位居这以后。这是 2017 年 11 月以来，我国超算上榜数量接连第五次位居榜首。榜单显现，我国企业持续坚持上榜数量优势。联想、中科曙光和浪潮位居全球超算制作商前三位。

什么是超算

超级核算机（Super computer），望文生义，便是具有很强的核算和处理数据才干的核算机，主要特征表现为高速度和大容量，配有多种外部和外围设备及丰厚的、高功用的软件体系。一般来说，超级核算机的运算速度均匀每秒 1000 万次以上，存贮容量在 1000 万位以上。

从结构上看，超级核算机和一般核算机都是迥然不同的，但它将许多的处理器会集在一起以处理巨大的数据量，一起运算速度比惯例核算机快许多倍，从而影响到各个职业运转，其含义十分严重。

你认为是科技强国的那些国家，便是超算的强国，这两个调集是高度堆叠的。这也能够反映出超算的重要性，它适当于科技界的一种基础设施。

从半年前也便是 2019 年 6 月开端，超算 TOP500 的入门门槛逾越 1PFlops（每秒一千万亿次浮点运算），这是全球超算 TOP500 榜单 26 年以来的又一历史性打破。

超算怎样排名

TOP500 是依照什么来给超算排名的？当然依照核算速度了，用专业言语来说，是每秒能够履行多少次浮点运算。

当你去看 TOP500 的榜单时就会发现，关于每台超算都列出了两个核算速度，一个叫做 Rmax，一个叫做 Rpeak。例如关于现在排榜首的 Summit，Rmax 是每秒 14.86 亿亿次，Rpeak 是每秒 20 亿亿次。

Rmax 是实测的最高速度，Rpeak 是理论上的最高速度。总会有些实践原因使超算的功能达不到理论上限，所以 Rmax 总是小于 Rpeak。因而，TOP500 排名用的是实测的最高速度，也便是 Rmax。

超算是不是芯片越多越强悍

在我国的超算占有首席的 5 年中，许多人对此嗤之以鼻。他们认为超算便是处理器堆出来的，有钱多买些处理器，核算才干就上去了。他们还认为我国的超算都是买的外国的处理器，因而核算才干再高也何足挂齿。

首要，超级核算机为什么算得那么快，确实是因为超算用了许多个芯片，让它们一起履行使命，也便是高功能核算的根本规律：并行核算。

超算的单个芯片的功能跟个人电脑的芯片差不了太多，而让多个芯片进行作业，要先给它们区分好使命，这个使命区分是要耗费时刻的。当各个芯片开端核算之后，还不时地要和其他芯片交流数据，数据通信，这是也是要耗费时刻的。

因而，当芯片许多的时分，使命区分和数据通信会变成瓶颈要素，由此可见，芯片并不是越多越好，光靠堆芯片是堆不出超级核算机的，就跟企业越大，安排层级越多，办事效率就越低一个道理。

一台超算能够包容下多少芯片，并不是取决于你能买到多少芯片，而是取决于体系架构。只需具有好的体系架构，你才干具有更多芯片，也就能具有更大的算力，所以芯片数添加不是超算晋级的原因，而是效果。除了芯片之外，架构相同也是核心技能。

那么我国超算用的是国产芯片吗

其次，来说说国产芯片的问题。TOP500 上的第三和第四，也便是威风太湖之光和银河二号，它们现在用的都是国产芯——留意是现在。

威风太湖之光用的是我国自主研制的「申威26010」众核处理器。它的呈现击碎了外界关于超算芯片国产化的质疑。

银河二号从前用的是英特尔的 Xeon Phi（至强融核）芯片，在它接连四次夺冠后，2015 年 4 月，美国商务部制止英特尔公司向我国国家超级核算广州中心出售至强芯片。长沙中心、广州中心、天津中心和国防科技大学这四家国家超算中心，均被美国列入了出口控制名单。

面临来自美国的摧残，银河二号在 2017 年末用国产的 Matrix-2000 协处理器替换了用了五年的 Xeon Phi。这次晋级把银河二号的每秒核算次数从 3.39 亿亿次提高到了 6.14 亿亿次，而功耗只添加了不到 4%。所以六年了，银河二号还能在 TOP500 上排到第四，能够说适当超卓。

别的还要说一句，银河二号取得打破的要害之一是我国克己的 TH Express-2 骨干拓扑结构网络连接，这项技能国际抢先。所以说，构架也是核心技能就这个道理。

当然你或许又有话要说了，那其他的超算呢？事实上，出于商业和使用上的考虑，不管是我国仍是美国，大多数企业布置的超算都趋向于选用老练的芯片，比方本期 TOP500 榜单中，94% 都使用了英特尔 Xeon（至强）或 Xeon Phi（至强融核）处理器。这是美国在核算机芯片研制方面的绝对优势，我国短时刻内很难打破。

超算到底有什么用

许多人会问超算到底有什么用。答复是当然十分有用了，否则全国际的科技强国纷繁制作超算干嘛呢！

超算在情报搜集、破解范畴才干抢先，能够强行攻破对方的安全体系，棱镜方案暴露了美国政府对大众隐私和他国公民个人数据的巨大监控，这些海量情报有必要进行处理，就要用到超算。

说个离老百姓近的比方，现在的天气预报为什么总那么准，便是超算对云层进行准确的模仿和观测的效果。经过超算模仿还能够核算未来一段时刻内大气污染物浓度和散布，进行空气质量陈述。

而咱们用到的许多先进的技能——比方处理器技能、虚拟技能包含未来的量子核算，最早都是超算先用，然后才遍及为民用。现在的云核算和大数据相同也需求超算的算力支撑。

医疗范畴，超算现已在用于肿瘤研讨、DNA 测序和药物研制等等。此外超算还用于核业、军事、航天等高科技范畴。

总归，大到模仿国际的演化，小到测算一个分子结构，超算发挥作用的地方可太多了。

超算界有一个榜首流荣誉——当然不是这个 TOP500 排名了——叫做戈登·贝尔奖（Gordon Bell Prize），是颁布最出色的高功能核算使用的，每年颁布一次。取得戈登·贝尔奖的使用，一般都在最快的超算上运转。

根据威风·太湖之光的两项使用「千万核可扩展全球大气动力学全隐式模仿」、「非线性地震模仿」分别在 2016 年和 2017 年取得戈登·贝尔奖。其间非线性地震模仿，模仿的便是唐山大地震。

我国超算什么时分能重回榜首

威风太湖之光从前在从 2016 年 6 月到 2017 年 11 月的四期 TOP500 榜单中排在首位，四连冠。

银河二号从前在 2013 年 6 月至 2015 年 10 月的六期榜单中六连冠，直到 2016 年 6 月让位给威风太湖之光，然后一向坚持亚军。

而美国从头夺回 TOP500 的榜首名现已是 2018 年 6 月的事了，其时外媒漫山遍野地报导，国内也有不少人注重。

自从 TOP500 开端发布的 1993 年以来，美国从前不止一次地失掉速度最快的桂冠，但一直坚持着上榜数最多的位置。到了 2017 年 11 月，我国榜首次在上榜数目上登顶，美国失掉这个榜首。在最新的榜单中，我国扩展了上榜数目的优势，在总算力上挨近美国，美国超算占比为 37.1%，我国超算占比为 32.3%。而半年前，这个数据是美国 38.4%，我国 29.9%。

从这一点看，我国超算现已适当强悍，并且持续开展下去很快会在总算力上逾越美国。假如你要问我国超算什么时分拿回 TOP500 的榜首名，时机不久就会到来，那便是国际超算格式的新变化之一：E 级超算的呈现。

E 级超算，即百亿亿次超算，被公认为超级核算机界的下一顶皇冠。从 Summit 的每秒近 15 亿亿次浮点运算速度到百亿亿次，这中心有适当大的开展空间，到 E 级超算完成时，将会呈现全新的榜单。

美国对此分外的注重，相继宣告制作「极光」、「前沿」和「酋长岩」三台 E 级超算，交给时刻估计为 2021 年至 2023 年。

我国也在渐渐的开端 E 级超算布置三连发，其间 E 级超算「银河三号」原型机 2018 年 7 月已敞开使用，「银河三号」有望于 2020 年研制成功。威风 E 级原型机和曙光 E 级原型机体系也已完成交给。

下一个榜首，不出意外的话应该就在这几个姓名之间诞生，咱们拭目而待。

而咱们在注重榜首的时分也应该清楚，科技竞赛不等于战役，并没有真实含义的失败者，只需你参加竞赛，就能从中取得科技进步，共享科技成就。在超算范畴，咱们已是国际上数一数二的竞赛者，这自身就十分了不得。而在超算的竞赛中，咱们相同能在高功能芯片、构架体系、软件使用等很多方面堆集抢先的效果，完成终究抱负。