2022全球超算TOP500公布：美國百億億次超算Frontier登頂，中國仍有望逆襲！
2022年5月30日，在德國漢堡舉行的 ISC 2022公布了第59屆的全球超算TOP500榜單，位于美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室 (ORNL) 的新型超級計(jì)算機(jī)Frontier以絕對優(yōu)勢，成功超越日本的Fugaku，成為了全球最強(qiáng)超級計(jì)算機(jī)，同時(shí)也是全球首個(gè)真正的百億億次超級計(jì)算機(jī)。中國的神威·太湖之光和天河二號排名下滑至第六和第九。
百億億次超級計(jì)算機(jī)Frontier：性能最強(qiáng)，能效最高
據(jù)介紹，F(xiàn)rontier 在美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算設(shè)施 (OLCF)?占地 372 平方米，由 74 個(gè) Cray EX 機(jī)柜組成，擁有 9,408 個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)配備一個(gè) AMD Milan “Trento” 7A53 Epyc CPU 和 四個(gè)AMD Instinct MI250X GPU（GPU核心總數(shù)達(dá)到了37,632）。每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過 Hewlett Packard Enterprise（HPE）的 200 Gbit/秒的Slingshot-11 互連連接。每個(gè)節(jié)點(diǎn)在 CPU 上運(yùn)行 512GiB DDR4 內(nèi)存，在整個(gè)節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行了 512GiB HMB2e（每個(gè) GPU 128GiB）以及一致的內(nèi)存。
[備注：1GiB=(1024*1024*1024)B=1073741824B
1GB(1000*1000*1000)B=1000000000B）]
整個(gè)Frontier 系統(tǒng)聚合了8730112個(gè)計(jì)算核心，9.2 PB 的內(nèi)存（包括4.6 PB 的 DDR4 和 4.6 PB 的 HBM2e），37 PB 的節(jié)點(diǎn)本地存儲，并可訪問 716 PB 的中心范圍存儲。
憑借強(qiáng)大的硬件配置，F(xiàn)rontier在 Linpack 基準(zhǔn)測試下達(dá)到了1.102 exaflops 的峰值實(shí)測性能，是排名第二的日本Fugaku性能（442 petaflops）的兩倍，比TOP500榜單上第2至8名性能的總和還要高。
美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室主任Thomas Zacharia 在昨天舉行的媒體預(yù)先簡報(bào)會上說，“1.1 exaflops的性能，很容易四舍五入而忽視這個(gè)0.1，但這個(gè) 0.1 代表了 100 petaflops的巨大性能?！?/p>
此外，TOP500榜單上還列出了Frontier的理論最大峰值速度?(rPeak)，但 HPE 和 美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室 及其他相關(guān)者，希望進(jìn)一步的進(jìn)行優(yōu)化，以將Frontier的理論峰值速度提高到 2 petaflops 的項(xiàng)目目標(biāo)。在這種情況下，Linpack 得分也將得到提高（Linpack 效率也可能提高，目前僅為 65.4%）在昨天舉行的媒體簡報(bào)會上，Thomas Zacharia也證實(shí)了這一消息。
更為值得一提的是，F(xiàn)rontier功耗僅為21,100KW，比排名第二的Fugaku的29,899KW功耗還要更低。同時(shí)，F(xiàn)rontier還以每瓦 52.23 gigaflops 的極高能效比，超過了日本的 Preferred Networks MN-3 系統(tǒng)，在 Green500 中也位居榜首。
“世界上最快的超算也是最節(jié)能的，這一事實(shí)簡直令人驚嘆?！盩homas Zacharia說到。
美國優(yōu)勢擴(kuò)大，歐洲開始崛起，中國仍有望逆襲
在2021年5月底公布的全球TOP500超算榜單上，美國當(dāng)時(shí)僅有四個(gè)超算系統(tǒng)位居前十榜單，分別排在第二、第三、第六和第七的位置。當(dāng)時(shí)中國的神威·太湖之光和天河2號還占據(jù)了第四和第五名。但是，時(shí)隔一年，隨著美國百億億次超算Frontier的登頂，全球超算格局發(fā)生巨變，美國在超算領(lǐng)域的優(yōu)勢擴(kuò)大，在前十榜單當(dāng)中也已占據(jù)了一半。
△2021年5月底公布的全球TOP500超算前十榜單
在最新的全球TOP500超算前十榜單上，除了排名第一的Frontier之外，美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室Summit 在HPL 基準(zhǔn)測試中，以 148.8 Pflop/s 的性能排名全球第四。Summit 有 4,356 個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含兩個(gè)具有 22 個(gè)內(nèi)核的IBM Power9 CPU內(nèi)核和六個(gè)NVIDIA Tesla V100 GPU，每個(gè)都具有 80 個(gè)流式多處理器 (SM)。這些節(jié)點(diǎn)通過 Mellanox 雙軌 EDR InfiniBand 網(wǎng)絡(luò)鏈接在一起。
位于美國加利福尼亞州勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室的Sierra以94.6 Pflop/s的性能排名第 5。它的架構(gòu)與Summit 非常相似。它由 4,320 個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)兩個(gè)IBM Power9 CPU 和四個(gè) NVIDIA Tesla V100 GPU 構(gòu)建而成。
此外，美國的超級計(jì)算機(jī)Perlmutter和Selene分別以64.6 Pflop/s和63.4 Pflop/s的性能，排名第7和第8。其中，Perlmutter基于 HPE Cray“Shasta”平臺，以及一個(gè)具有基于 AMD EPYC 的節(jié)點(diǎn)和 1536 個(gè) NVIDIA A100 加速節(jié)點(diǎn)的異構(gòu)系統(tǒng)；Selene同樣是基于AMD EPYC 處理器和NVIDIA A100節(jié)點(diǎn)。
TOP10超算當(dāng)中的另一個(gè)新變化是——芬蘭的 EUROHPC/CSC 的LUMI系統(tǒng)以152 PFlop/s的成績登上了第三名。這個(gè)新的超算系統(tǒng)擁有 1,110,144 個(gè)內(nèi)核。此外，法國 GENCI-CINES 的超算系統(tǒng)Adastra也以 46.1 Pflop/s進(jìn)入了第10名。
中國的超級計(jì)算機(jī)神威·太湖之光和天河2號，則分別以 93 Pflop/s 和61.4 Pflop/s的成績分別排名第6和第9，相比之前排名均有所下滑。不可否認(rèn)的是，美國對于中國的先進(jìn)技術(shù)的禁運(yùn)，以及對于中國超算相關(guān)企業(yè)的制裁（去年將神威·太湖之光的處理器供應(yīng)商申威列入了實(shí)體清單），在一定程度上阻礙了中國在超算領(lǐng)域前進(jìn)的步伐。
不過，據(jù)可靠消息顯示，中國的超級計(jì)算機(jī)神威·太湖之光和天河2號的繼任者，Sunway Oceanlite和天河3號在 Linpack 基準(zhǔn)測試中都實(shí)現(xiàn)了1.3 exaflops 的性能。如果這兩個(gè)新系統(tǒng)進(jìn)入排名，那么今年秋季的 TOPO500?榜單格局將會重新改寫。
但是，需要指出的是，在今年5月10日晚間，在英特爾On產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新峰會上，英特爾聯(lián)合阿貢國家實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算、環(huán)境和生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)室首次展示了支持超過兩百億億次計(jì)算（≥2 exaflops）的極光（Aurora）超級計(jì)算機(jī)。
據(jù)介紹，極光（Aurora）超級計(jì)算機(jī)之所以能夠提供每秒超過兩百億億次的雙精度峰值計(jì)算性能，主要是因?yàn)槠洳捎昧藘?nèi)置高帶寬內(nèi)存（HBM）的代號為Sapphire Rapids的英特爾至強(qiáng)處理器和代號為Ponte Vecchio的英特爾數(shù)據(jù)中心顯卡。目前Aurora超級計(jì)算機(jī)正在安裝當(dāng)中，或許也將會出現(xiàn)在今年秋季的全球超算TOPO500榜單當(dāng)中。
編輯：芯智訊-浪客劍
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