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TOP500

全球最强大的前500台计算机的排名及介绍

TOP500計畫是針對全球已知最強大的電腦系統做出排名與詳細介紹。此計畫始於1993年並且一年出版兩次最新的超級計算機排名列表。每年的第一次排名公佈總是在六月份的國際超級計算機會議（英语：International Supercomputing Conference）上，而第二次排名公佈則是在十一月份的超級計算會議（英语：Supercomputing Conference）上。此計畫主旨在提供一個可靠的基礎去追蹤與偵測高效能計算的趨勢。[1]

2016年8月的不同国家之间的超级计算机500强的分布
基于top500.org的对数图表，y轴为GFLOPS。红线表示最快超级计算机的速度，黄线表示TOP500上第500名计算机的速度，深蓝线表示TOP500上所有计算机速度的总和。注意Y軸是對數比例。
  TOP500上所有计算机速度的总和
  最快超级计算机
  第500名计算机的速度

TOP500列表是由德國曼海姆大學的Hans Meuer、美國田納西大學諾克斯維爾分校的杰克·唐加拉以及美國勞倫斯伯克利國家實驗室的Erich Strohmaier與Horst Simon等人共同匯編的。

历史

自1993年以來排名第一的計算機
公司 名称 国家和地区 时间
HPE 前沿   美国 2022.6 -
理化学研究所（RIKEN） 富岳   日本 2020.6 - 2022.6
IBM 高峰   美国 2018.6 - 2020.6
国家并行计算机工程技术研究中心 神威·太湖之光   中国 2016.6 - 2018.6
国防科技大学 天河-2   中国 2013.6 -2016.6
克雷公司（Cray） 泰坦   美国 2012.11 - 2013.6
IBM 藍色基因/Q   美国 2012.06 - 2012.11
理化学研究所（RIKEN） 京   日本 2011.6 - 2012.6
国防科技大学 天河-1   中国 2010.11 - 2011.6
Cray 美洲虎   美国 2009.11 - 2010.11
IBM 走鵑   美国 2008.06 - 2009.11
IBM 藍色基因/L   美国 2004.11 - 2008.06
日本電氣（NEC） 地球模擬器   日本 2002.06 - 2004.11
IBM ASCI White   美国 2000.11 - 2002.06
英特爾 ASCI Red   美国 1997.06 - 2000.11
日立 CP-PACS   日本 1996.11 - 1997.06
日立 SR2201   日本 1996.06 - 1996.11
富士通 數值風洞   日本 1994.11 - 1996.06
英特爾 Paragon XP/S140   美国 1994.06 - 1994.11
富士通 數值風洞   日本 1993.11 - 1994.06
TMC CM-5（英语：CM-5）   美国 1993.06 - 1993.11

架构

截至2022年06月，所有TOP500超级计算机全部为64位，大部分是基于x86-64的CPU（英特尔的EMT64和AMD的AMD64指令集架构），只有少数是基于精简指令集（RISC），其中有13台基于IBM POWER微处理器的超级计算机使用Power架构（英语：Power Architecture），有6台基于富士通设计的HAL SPARC64（英语：HAL SPARC64）芯片，而这其中的“京”是2011年第一台没有GPU的产品，且仍然在HPCG基准（英语：HPCG benchmark）上排名第3。[2]还有两台计算机是基于中国的设计：申威和神威SW26010也在使用中国的协处理器；后者还在2016年上升到了第一位（它后来被一台系统基于IBM POWER的计算机所超越）。另外，还有少数计算机使用了另一种非美国设计，即基于ARM架构的PEZY-SC[3]，它是与英特尔Xeon配对的加速器。

有两台计算机是2018年第一次出现在表中的，它们所基于的架构在TOP500中从未见过。其一是一种新的x86-64微架构，它来自中国供应商中科曙光，使用基于Hygon Dhyana（中国版）的CPU（AMD和中方合作产品，基于AMD Zen），排名第38。另一台是列表中第一次基于ARM架构的计算机，它使用Cavium ThunderX2 CPU。[4]在2000年代早期32位x86和后来的64位x86-64取得优势之前，TOP500超级计算机大部分都是由各种RISC处理器系列构成的，包括SPARC、MIPS、PA-RISC、Alpha等RISC架构。

近些年的异构计算，大多采用英伟达的图形处理器（GPU）或英特尔基于x86的至强融核作为辅助处理器。它们在TOP500中占据了主导地位，是因为每瓦特性能和绝对性能都比较高。前十名基本上都是采用的这两种，近期唯一的例外就是前面提到的“京”。

 
TOP500超级计算机按处理器架构系列分布的历史趋势

操作系统

从地球模拟器超算之后，十多年来所有最快的超级计算机都使用基于Linux的操作系统。自2017年11月起，所有列出的超级计算机都使用基于Linux内核的操作系统。[5][6]

自2015年11月以来，列表中就没有计算机运行Windows了。2014年11月，Windows Azure[7]云计算机就退出最快超算列表了（其最佳排名为2012年的第165位）。此时，列表中基于Windows的超算就只剩下上海超级计算中心的“魔方”（Magic Cube）一台了，它最后一次出现在列表中是在2015年6月发布的名单中排名436，而其最佳排名为2008年的第11位。[8]

MIPS系统退出榜单已经十多年了，[9]但2017年11月（经过大幅升级后）跃升至第四位的晓光（英语：Gyoukou）超算使用了MIPS作为协处理器一小部分。该超算使用了2,048核协处理器（而每个协处理器又有8×6核MIPS，使其“不再依赖外部的英特尔至强E5主机处理器”[10]），这使其比超算前10名中的其它超算更加节能。它在Green500上排名第五，而基于ZettaScaler-2.2的系统则占据了前三位。[11]它是迄今为止最大的系统，达到了1986万个核心，这几乎是TOP500中最多核系统（中国的神威·太湖之光，目前排名第四）的两倍。

排名前十名

此表列舉出2024年6月公布的TOP500名單中的前十名[12]
排名 名稱 國家和地區 場所 安裝
年份 		供應商 處理器
核心數 		Rmax
(Pflops) 		Rpeak
(Pflops) 		功率
（千瓦）
1 ▲ 前沿   美国 橡树岭国家实验室 2021 慧與科技 8,699,904 1,206.00 1,714.81 22,786
2 ▲ Aurora   美国 阿貢國家實驗室 2023 intel 9,264,128 1,012.00 1,980.01 38,698
3 ▲ Eagle   美国 微軟 2023 微軟 2,073,600 561.20 846.84
4 ▼ 富岳   日本 日本理化研究所計算科學中心 2020 富士通 7,630,848 442.01 537.21 29,899
5 ▼ LUMI   芬兰 歐洲高效能計算聯合會 2022 慧與科技 2,752,704 379.70 531.51 7,107
6 ▲ 阿爾卑斯山   瑞士 瑞士國家超级计算中心 2024 慧與科技 1,305,600 270.00 353.75 5,194
7 ▼ Leonardo（英语：Leonardo (supercomputer)）   義大利 歐洲高效能計算聯合會（英语：歐洲高效能計算聯合會） 2023 EVIDEN 1,824,768 241.20 306.31 7,494
8 ▼ MareNostrum 5 ACC（英语：MareNostrum 5 ACC _(supercomputer)）   西班牙 歐洲高效能計算聯合會 2023 IBM 663,040 175.30 249.44 4,159
9 ▼ 高峰   美国 橡树岭国家实验室 2018 IBM 2,414,592 148.60 200.79 10,096
10 ▼ Eos NVIDIA DGX SuperPOD   美国 Nvidia 2023 Nvidia 485,888 121.40 188.65

各國家比較

各国家比较 （2023年11月）[13]
國家/地区 排名進入
TOP500的
計算機數量 		所佔
百分比
（%） 		Rmax Sum (Rmax)
（Gflops） 		Rpeak Sum (Rmax)
（Gflops） 		處理器總數
  美国 161 32.2 3,725,850,800 5,711,149,171 40,077,020
  中国大陆 104 20.8 407,239,784 770,545,405 22,605,992
  德国 36 7.2 256,265,750 391,132,706 4,292,044
  日本 32 6.4 669,834,060 866,458,051 11,374,380
  法國 23 4.6 173,226,000 249,513,264 3,967,382
  英国 15 3 81,707,084 142,086,064 2,048,112
  義大利 12 2.4 41,208,360 71,911,529 845,984
  韩国 8 1.6 88,682,560 128,264,430 1,551,012
  荷蘭 8 1.6 33,959,120 56,740,440 547,728
  巴西 8 1.6 46,729,150 88,175,939 775,232
  義大利 7 1.4 253,229,000 370,262,898 2,911,152
  俄羅斯 7 1.4 73,715,000 101,737,460 741,328
  沙烏地阿拉伯 6 1.2 55,253,040 98,982,254 1,798,260
  瑞典 6 1.2 22,500,500 32,727,068 355,648
  澳大利亞 5 1.0 42,767,840 60,177,375 532,416
  愛爾蘭 5 1.0 13,364,020 26,320,890 335,360
  瑞士 4 0.8 28,563,790 38,600,165 650,260
  新加坡 3 0.6 9,037,830 15,785,890 234,112
  挪威 3 0.6 10,224,910 17,031,160 312,832
  印度 3 0.6 10,953,340 12,082,026 244,488
  芬兰 3 0.6 320,788,310 443,391,175 2,584,576
  波蘭 3 0.6 10,923,400 17,099,060 148,800
  臺灣 2 0.4 11,297,560 19,562,790 220,752
  捷克 2 0.4 9,589,400 12,914,040 163,584
  盧森堡 2 0.4 12,806,560 18,291,180 172,544
  阿联酋 2 0.4 9,013,750 12,164,803 142,368
  奥地利 2 0.4 5,038,378 6,809,088 133,152
  斯洛維尼亞 2 0.4 6,918,000 10,047,000 156,480
  西班牙 1 0.2 6,470,800 10,296,115 153,216
  摩洛哥 1 0.2 3,158,110 5,014,730 71,232
  保加利亚 1 0.2 4,518,870 5,942,000 144,384
  泰國 1 0.2 8,146,000 13,773,060 87,296
  比利时 1 0.2 2,717,000 3,094,020 23,200
  匈牙利 1 0.2 3,088,500 4,669,510 28,768

參見

參考文獻

  1. ^ A. Petitet; R. C. Whaley; J. Dongarra; A. Cleary. HPL – A Portable Implementation of the High-Performance Linpack Benchmark for Distributed-Memory Computers [HPL – 分布式内存计算机高性能Linpack基准的可移植实现]. ICL – UTK Computer Science Department. 2016-02-24 [2016-09-22]. （原始内容存档于2000-11-02） （英语）. 
  2. ^ HPCG - June 2018 | TOP500 Supercomputer Sites [HPCG - 2018年6月 | TOP500超级计算机网站]. www.top500.org. [2018-07-02]. （原始内容存档于2018-07-02） （英语）. 
  3. ^ PEZY-SC - PEZY. wikichip.org. [2019-02-20]. （原始内容存档于2017-11-12） （英语）. 
  4. ^ Astra - Apollo 70, Cavium ThunderX2 CN9975-2000 28C 2GHz, 4xEDR Infiniband | TOP500 Supercomputer Sites [Astra - Apollo 70, Cavium ThunderX2 CN9975-2000 28C 2GHz, 4xEDR Infiniband | TOP500超级计算机网站]. www.top500.org. [2018-12-06]. （原始内容存档于2018-12-06） （英语）. 
  5. ^ Top500 – List Statistics [Top500 – 列表统计]. www.top500.org. 2017-11 [2019-03-04]. （原始内容存档于2012-11-19） （英语）. 
  6. ^ Linux Runs All of the World’s Fastest Supercomputers [全球所有最快超算均运行于Linux]. Linux基金会. [2017-11-30]. （原始内容存档于2017-12-01） （英语）. 
  7. ^ Microsoft Windows Azure [微软Windows Azure]. [2019-03-04]. （原始内容存档于2019-02-21） （英语）. 
  8. ^ Magic Cube – Dawning 5000A, QC Opteron 1.9GHz, Infiniband, Windows HPC 2008 [魔方 – 曙光5000A，QC Opteron 1.9GHz，InfiniBand，Windows HPC 2008]. [2019-03-04]. （原始内容存档于2019-02-21） （英语）. 
  9. ^ ORIGIN 2000 195/250 MHz | TOP500 Supercomputer Sites [ORIGIN 2000 195/250 MHz | TOP500超级计算机网站]. www.top500.org. [2017-11-15]. （原始内容存档于2017-11-16） （英语）. 
  10. ^ PEZY-SC2 - PEZY. [2017-11-17]. （原始内容存档于2017-11-14） （英语）. 
  11. ^ The 2,048-core PEZY-SC2 sets a Green500 record [2,048核的PEZY-SC2写进Green500记录]. WikiChip Fuse. 2017-11-01 [2017-11-15]. （原始内容存档于2017-11-16） （英语）. Powering the ZettaScaler-2.2 is the PEZY-SC2. The SC2 is a second-generation chip featuring twice as many cores – i.e., 2,048 cores with 8-way SMT for a total of 16,384 threads. [..] The first-generation SC incorporated two ARM926 cores and while that was sufficient for basic management and debugging its processing power was inadequate for much more. The SC2 uses a hexa-core P-Class P6600 MIPS processor which share the same memory address as the PEZY cores, improving performance and reducing data transfer overhead. With the powerful MIPS management cores, it is now also possible to entirely eliminate the Xeon host processor. However, PEZY has not done so yet. [驱动ZettaScaler-2.2的是PEZY-SC2。SC2是第二代芯片，其核心数也达到了两倍。也就是说，2,048核带8向SMT，总共就会有16,384个线程。……第一代SC合并了两个ARM926核心，当其基础管理和调试足够用时，其处理能力便捉襟见肘。SC2使用一个六核P级P6600 MIPS处理器（它与PEZY核共享同样的内存地址），来提高性能并降低数据传输消耗。有了强大的MIPS管理核，它现在还可以完全取代至强主机处理器。然而，PEZY并没有这样做。] 
  12. ^ June 2024 [2024年6月]. www.top500.org. [2024-05-13] （英语）. 
  13. ^ List Statistics | TOP500. www.top500.org. [2018-03-26]. （原始内容存档于2018-07-18） （英语）. 

外部連結

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