全球超算TOP500最新排名：搭載ARM日本超算Fugaku首次奪冠！中國超算總數實力霸榜
新智元報道
來源：TOP 500
編輯：夢佳、雅新
【新智元導讀】TOP500超級計算機排名最新出爐！日本超算Fugaku首次搭載ARM晶元奪冠。中國超算總數持續佔據500強主導地位，共有226台超算上榜。
最近，TOP500超級計算機排名最新出爐。日本超算Fugaku首次搭載ARM晶元奪冠！
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目前，世界十大超級計算機中有八台使用 NVIDIA GPU、 InfiniBand 網路或兩者都有使用。這些超級計算機是美國、歐洲和中國最強大的計算系統。
按國家劃分，中國持續佔據500強的主導地位，共有226台超級計算機上榜。美國排名第二，有114套超算上榜。
日本排名第三，有30套系統；法國有18套系統；德國有16套系統。美國在數量方面排名第二，但總體運算速度仍然超過中國，為每秒644千兆次浮點運算，中國為每秒565千兆次浮點運算。日本的系統可以提供530千兆次的浮點運算。
英偉達GPU佔據TOP500超級計算機三分之二，能耗大幅降低
英偉達目前已與 Mellanox 合併，在最新榜單上佔據了 TOP500 系統總數的三分之二(333) 。
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在 TOP500排名前25的超級計算機中，有20台使用了 NVIDIA GPU。
英偉達Selene美國最快的工業系統，綠色500檢測排名第二。
Nvidia Selene 系統以領先的能源效率成為美國最快的工業系統！
在能源效率方面，使用 NVIDIA GPU的系統脫穎而出。與沒有搭載 NVIDIA GPU(以千兆次浮點運算 / 瓦特為單位)的系統相比，能源效率平均提高了2.8倍。
這種能源效率的最好例子是 Selene系統，它是 NVIDIA 內部研究集群的最新成員。該系統在最新的 Green500名單上（能源效率排名）排名第二，在 Linpack 基準測試中以27.5 petaflops在TOP500榜單中排名第七。
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Selene的功耗為20.5 gigaflops/watt，與Green500榜單上的第一名相差甚微，但排名第一的系統體積更小，其性能表現僅排在第394位。
Selene 是唯一一個突破20gigaflops/watt 大關的100強系統。它也是世界上第二強大的工業超級計算機，僅次於義大利能源巨頭埃尼集團公司的第6號系統，該系統也使用 NVIDIA GPU。
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Nvidia GPU正在為TOP500超級計算機提高能源效率。
在節能方面，Selene 的效率是沒有使用 NVIDIA GPU的 TOP500 系統的6.8倍。Selene 的性能和能源效率得益於 NVIDIA A100 GPU的第三代張量核，它加快了傳統64位模擬的速度，降低了 AI 的精度。
Selene系統僅僅花了不到四周就建立起來了。因為工程師使用 NVIDIA 的模塊化參考架構。便能夠快速組裝 Selene。
此前在英偉達GTC 2020上發布的DGX A100是一個敏捷的系統，它在一個 6U 伺服器上安裝了8個 A100 GPU 和 NVIDIA Mellanox HDR InfiniBand 網路。它的創建是為了加速高性能計算、數據分析和人工智慧工作(包括培訓和推理)的組合，並能快速部署。
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日本超算Fugaku躍居第一，首次搭載ARM晶元
6月23日這一天對英特爾來說真不是好日子。
蘋果在WWDC發布會上正式宣布將在Mac電腦上採用ARM SoC晶元。無獨有偶，在最新的TOP500超算排名中，使用48核ARM晶元的日本Fugaku超算位列世界第一。
曾在2011年的時候，日本憑藉K超級計算機拿下了TOP500冠軍，是世界上第一台每秒執行10萬億次運算的超級計算機，使用的是日本富士通研發的SPARC64處理器。去年，K超算退役。
Fugaku超算由日本理化研究所聯合富士通打造，此前的代號叫Post-K，也就是京超算後一代的意思，最終以富士山的名字正式命名為Fugaku。
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Fugaku超算最大的變化就是CPU採用了ARM架構，峰值浮點性能高達513PFLOPS（51.3億億次），Rmax性能為415.5PFLOPS（PFLOPS指的是每秒1千萬億次浮點運算），是第二名超算Summit的2.8倍，不過功耗也達到了28MW，是Summit的2.8倍。
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值得注意的是這台超級計算機竟然是基於ARM架構的，這也是 TOP500 排行榜里首個採用ARM晶元的超級計算機。
從傳統觀念來看，ARM是移動晶元，性能比較低。目前，多數超級計算機仍然採用的是英特爾和AMD的晶元組。
與現有超算相比，這代超算最大的變化就是採用ARM架構，由富士通的48核A64FX SoC提供支持。
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Fugaku超算的浮點部分是與ARM合作的SVE指令擴展，使用了512bit浮點運算單元，每個節點使用48核 4輔助核，IO及計算節點則是48核 4輔助核結構。
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性能最好的Fugaku 超級計算機在此次Green500上排名第九，每瓦能進行14.67 gigaflops 運算。它的功率效率僅次於Summit的14.72 gigaflops/watt。
而目前Fugaku超算的性能還不是完整版，後續還會繼續升級到1000PFLOPS，也就是百億億次，最終要在2021年左右投入使用。
據理化研究所稱，除了運算速度，Fugaku在其他三個部門也是第一，成為全球首個獲得「四項冠軍」。其他三個部門是產業方面利用較多的計算手法性能，用於AI領域的計算性能，以及成為大數據解析指標的解析性能。
中國超算總數實力霸榜，聯想繼續蟬聯全球最強超算供應商
Top500排行榜目前依然是由中國和美國的超級計算機主導 ,美國開發的另一台超級計算機Sierra排名第三，而中國的「神威·太湖之光」和「天河2A」分別排在第四和第五位。
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中國長期以來在超算領域保持優勢，對美國政府和研究機構觸動很大，也促使美國加大投入研發新一代超級計算機。
為何各國要以舉國之力研製新超算？
有專家曾介紹說，無論是的國防、材料科學、天文學，還是距離我們生活更近的天氣預報、災害監測、交通管理，超算都大有用武之地。
在最近抗擊新冠疫情的過程中，各國超算也都傾盡全力。
中國「天河二號」超算協助搭建起「15秒斷診」的新冠CT影像智能診斷平台，並助力篩選能抑制病毒的小分子藥物。美國Summit超算同樣參與到新葯研製中，模擬新冠病毒與不同化合物的反應。此次奪冠的日本Fugaku超算也為探索新葯啟動了試驗。
由中國國家並行計算機工程技術研究中心(NRCPC)開發的「神威·太湖之光」排名第四。該系統完全由 Sunway 260核 SW26010處理器提供動力。2016年6月在中國無錫國家超級計算機中心安裝，HPL性能為93 petaflops。
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由中國國防科技大學開發的「天河2A」排名第五。它是採用 Intel 至強 CPU 和定製的 Matrix-2000協處理器的混合架構，HPL性能為61.4petaflop，目前部署在中國廣州的國家超級計算機中心。
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在全球浮點運算性能TOP500超算中，聯想有180台超級計算機入圍榜單，較上份榜單的173台增加7台，數量遠超其他廠商，再次名列全球高性能超算供應商的第一名。另外，曙光68台，浪潮64台，中國製造商合計佔312台。
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參考鏈接：
https://www.top500.org/news/japan-captures-top500-crown-arm-powered-supercomputer/
https://blogs.nvidia.com/blog/2020/06/22/top500-isc-supercomputing/
