知识拓展1-2超级计算机TOP10

超级计算机TOP101.神威太湖之光（中国） 神威太湖之光是全球第一台运行速度超过10亿亿次/秒的超级计算机。神威太湖之光超级计算机安装了40960个中国自主研发的“申威26010”众核处理器，该众核处理器采用64位自主申威指令系统，峰值性能为12.5亿亿次/秒，持续性能为9.3亿亿次/秒，接近“天河二号”的3倍。其峰值运算性能、持续性能和系统能效比等三大技术指标同比大幅度领先，2016年11月18日，我国科研人员依托“神威太湖之光”超级计算机的应用成果首次荣获“戈登贝尔”奖，实现了我国高性能计算应用成果在该奖项上零的突破。图1神威太湖之光2. 天河二号（中国） 天河二号于2013年年底部署在中国广州国家超级计算机中心，以每秒33.86千万亿次的浮点运算速度夺得头筹，成为当时全球最快的超级计算机。天河二号有16000个节点，每个节点部署了两个英特尔Xeon IvyBridge及三个Xeon Phi处理器，计算核心总数达312万个计算核心。有1PB系统内存(每节点64GB)、12.4PB外部存储，操作系统是国产的麒麟Linux。图2 天河二号超级计算机3. 代恩特峰（Piz Daint）（瑞士） Piz Daint是欧洲性能最强大的一台超级计算机，它运营于位于卢加诺的瑞士国家计算中心，以该中心80英里以外的阿尔卑斯山命名。Piz Daint使用了Cray XC50系统，最高速度：每秒19.59千万亿次浮点运算总核心数：36.1760万个，它的能耗总计只有2.27 MW，是Top 10中最节能的计算机。图3 Piz Daint超级计算机4. 泰坦（Titan）（美国） 超级计算机Titan是美国能源部的机器，它运行于位于田纳西州的橡树岭国家实验室。在2017年6月之前的多次排名中，它都位居3甲，现排名第四。 “泰坦”超级计算机是一个拥有200个机柜，18688个节点的Cray XK7系统。每一个计算机节点由一个16核心AMD Opteron 6274处理器和一个英伟达Tesla K20 GPU加速器组成，总核心数：56.064万个，并配备700TB内存。此外，299008个CPU可被用于引导模拟，同时GPU用来做强力数据处理。“泰坦”设计的计算峰值是每秒超过27千万亿次，每秒17.59千万亿次浮点运算，是上一代同类计算机的十倍多，但越来越多的实验带来了天文数字般的存储量。而使用DataDirect Networks的SFA12K-40存储系统作为支柱打造的“蜘蛛2”系统，能提供40PB(约合4194万GB)的原始存储空间，并能以空前的速度对数据进行处理。从性能上对比，天河2号相当于几乎两套Titan。图4泰坦（Titan）超级计算机5. 红杉（Sequoia）（美国） IBM Sequoia是IBM为NNSA(National Nuclear Security Administration美国核能安全局)研制的超级计算机，落户在加利福尼亚的Lawrence Livermore National Laboratory(美国劳伦斯利弗莫尔国家 实验室)，将用于核武器的实验模拟。IBM Sequoia超级计算机，采用的是BlueGene/Q 架构，蓝色基因系列超级计算机在TOP500中占据的分量也是十分可观。在前50位超级计算机中就有14套蓝色基因超级计算机。IBM Sequoia超级计算机采用约160万个A2处理核心，由96个机架构成。目前Sequoia的核芯数为157.2864万个，距离预定计划的160万个已经相差不远，计算峰值是每秒超过20千万亿次，每秒17.2千万亿次浮点运算。图5红杉（Sequoia）超级计算机6.科里（Cori）（美国）Cori与著名的美国泰坦titan超级计算机算是同门兄弟，都是著名的Cray公司出品，不同的是Cori是基于Cray的XC40超级计算机，而titan是基于XK7。目前该机在美国国家能源研究科学计算中心(简称NERSC)使用。Cori超级计算机的命名是纪念美国著名的生物化学家Gerty Cor（格蒂科里），第一个获得诺贝尔奖的美国女科学家。Cori由1630个英特尔的Haswell处理器节点 + 9,300个 Intel Xeon Phi Knights Landing 节点 + 1.5 PBCray Data Warp Burst Buffer.组成。Cori超级计算机总核心数达到62.2336万个，计算峰值是每秒超过27千万亿次，每秒14.01千万亿次浮点运算。图6科里（Cori）超级计算机7. Oakforest-PACS（日本）Oakforest-PACS超级计算机系统位于东京大学柏木校区的信息技术中心，该项目由东京大学和筑波大学共同进行，包括系统的融资，实施和操作，以及大多数程序使用。该系统由8,208个计算节点组成，使用基于美国的英特尔公司的Intel Xeon Phi高性能处理器和使用多核处理器技术的Knights Landing架构。 这些节点通过英特尔的Omni-Path架构连接。超级计算机总核心数达到55.6104万个，计算峰值是每秒超过24.9千万亿次，每秒13.55千万亿次浮点运算。图7 Oakforest-PACS超级计算机系统8. 京（K Computer）（日本） 富士通K Computer登上前十榜单的次数比Mira还要多，达到10次。2011年6月首次上榜它便是全球最快速的超级计算机。跟Mira一样，它也是连续4次入选。K Computer整合了68544个SPARC 64 VIIIfx处理器，每个芯片拥有8个核心，还内置存储器和内存控制器。单颗处理器对角线尺寸高达2cm，采用45纳米制程工艺，耗能58瓦，每秒交付2.2亿次运算。K Computer总核心数：70.5024万个，最高速度：每秒10.5千万亿次浮点运算。图8 K Computer超级计算机系统9. 米拉（Mira）（美国） Mira是前十榜单的另一位常客，效力于美国阿贡国家实验室。尽管CPU+GPU混合系统已经成为高性能计算的趋势之一，但是IBM Mira仍坚持使用单纯的处理器，仅依靠IBM的十六核心PowerPC A2处理器，支持四路并行多线程，每颗处理器搭配至少1GB DDR3内存。Mira总核心数：78.6432万个，最高速度：每秒8.59千万亿次浮点运算。Mira以A2核心为基础的处理器版本从16核心, 2.3G频率, 65W功耗到一个4核心，1.4G频率，20W功耗。每一个A2核心可以同时执行4个多线程。每个核心有8M缓存，并且除了通用计算处理器外，还有一系列任务专属引擎，例如XML，加密解密，压缩和传统的表达加速，4个10G以太网接口和2个PCIe线路。不需要其他支持芯片的情况下，最多可以有四个芯片可以被链接为SMP(对称多处理器)系统。图9 Mira 超级计算机10.三一 ( Trinity ) （美国）超级计算机Trinity由Cray公司建造，是由美国能源部洛斯阿拉莫斯国家实验室和桑迪亚国家实验室部联合部署的。其最初名字源自1945年7月份的核试验，被设计帮助美国科学家预测和应对核武器扩散。Trinity总核心数达到30.1056万个，最高速度：每秒8.1千万亿次浮点运算。自2015年11月起，Trinity连续4次上榜TOP10。图10 Trinity超级计算机附录：超级计算机的速度单位超级计算机速度以每秒浮点运算次数FLOPS(floating-point operations per second)来作量度单位，常见的表示电脑中的峰值或速度用的单位英汉对照如下：一个MFLOPS(megaFLOPS)等于每秒100万(=106)次的浮点运算一个GFLOPS(gigaFLOPS)等于每秒10亿(=109)次的浮点运算一个TFLOPS(teraFLOPS)等于每秒1万亿(=10