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。

Top500: 历史, 架构, 操作系统
2016年8月的不同国家之间的超级计算机500强的分布
Top500: 历史, 架构, 操作系统
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 Top500: 历史, 架构, 操作系统  美國 2022.6 -
理化学研究所(RIKEN) 富岳 Top500: 历史, 架构, 操作系统  日本 2020.6 - 2022.6
IBM 高峰 Top500: 历史, 架构, 操作系统  美國 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 Top500: 历史, 架构, 操作系统  中国 2016.6 - 2018.6
国防科技大学 天河-2 Top500: 历史, 架构, 操作系统  中国 2013.6 -2016.6
克雷公司(Cray) 泰坦 Top500: 历史, 架构, 操作系统  美國 2012.11 - 2013.6
IBM 藍色基因/Q Top500: 历史, 架构, 操作系统  美國 2012.06 - 2012.11
理化学研究所(RIKEN) Top500: 历史, 架构, 操作系统  日本 2011.6 - 2012.6
国防科技大学 天河-1 Top500: 历史, 架构, 操作系统  中国 2010.11 - 2011.6
Cray 美洲虎 Top500: 历史, 架构, 操作系统  美國 2009.11 - 2010.11
IBM 走鵑 Top500: 历史, 架构, 操作系统  美國 2008.06 - 2009.11
IBM 藍色基因/L Top500: 历史, 架构, 操作系统  美國 2004.11 - 2008.06
日本電氣(NEC) 地球模擬器 Top500: 历史, 架构, 操作系统  日本 2002.06 - 2004.11
IBM ASCI White Top500: 历史, 架构, 操作系统  美國 2000.11 - 2002.06
英特爾 ASCI Red Top500: 历史, 架构, 操作系统  美國 1997.06 - 2000.11
日立 CP-PACS Top500: 历史, 架构, 操作系统  日本 1996.11 - 1997.06
日立 SR2201 Top500: 历史, 架构, 操作系统  日本 1996.06 - 1996.11
富士通 數值風洞 Top500: 历史, 架构, 操作系统  日本 1994.11 - 1996.06
英特爾 Paragon XP/S140 Top500: 历史, 架构, 操作系统  美國 1994.06 - 1994.11
富士通 數值風洞 Top500: 历史, 架构, 操作系统  日本 1993.11 - 1994.06
TMC CM-5英语CM-5 Top500: 历史, 架构, 操作系统  美國 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x86-64CPU英特尔EMT64AMDAMD64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“”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。还有两台计算机是基于中国的设计:申威神威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,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。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SPARCMIPSPA-RISCAlpha等RISC架构。

近些年的异构计算,大多采用英伟达图形处理器(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”。

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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

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。

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。

MIPS系统退出榜单已经十多年了,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”),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。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2022年6月公布的TOP500名單中的前十名
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 Top500: 历史, 架构, 操作系统  美國 橡树岭国家实验室 2021 慧與科技 8,730,112 1,102.00 1,685.65 21,100
2 富岳 Top500: 历史, 架构, 操作系统  日本 理化学研究所计算科学研究中心 2020 富士通 7,630,848 442.01 537.21 29,899
3 LUMI英语LUMI Top500: 历史, 架构, 操作系统  欧洲联盟 欧洲高性能计算联合会英语European High-Performance Computing Joint Undertaking 2022 慧與科技 1,110,144 151.90 214.35 2,942
4 高峰 Top500: 历史, 架构, 操作系统  美國 橡樹嶺國家實驗室 2018 國際商業機器公司 2,414,592 148.60 200.79 10,096
5 Sierra Top500: 历史, 架构, 操作系统  美國 勞倫斯利佛摩國家實驗室 2018 國際商業機器公司 1,572,480 94.64 125,71 7,438
6 神威·太湖之光 Top500: 历史, 架构, 操作系统  中华人民共和国 国家超级计算无锡中心 2016 国家并行计算机工程技术研究中心 10,649,600 93.01 125.44 15,371
7 Perlmutter英语Perlmutter (supercomputer) Top500: 历史, 架构, 操作系统  美國 国家能源研究科学计算中心英语National Energy Research Scientific Computing Center 2021 慧與科技 761,856 70.87 93.75 2,589
8 Selene英语Selene_(supercomputer) Top500: 历史, 架构, 操作系统  美國 英伟达 2020 英伟达 555,520 63.46 79.22 2,646
9 天河-2A Top500: 历史, 架构, 操作系统  中华人民共和国 国家超级计算广州中心 2013 中国人民解放军国防科学技术大学 4,981,760 61.44 100.68 18,482
10 Adastra Top500: 历史, 架构, 操作系统  法國 法国国家大型计算中心英语GENCI 2022 慧與科技 319,072 46.10 61.61 922

各國家比較

各国家比较 (2023年11月)
國家/地区 排名進入
TOP500
計算機數量
所佔
百分比
(%)
Rmax Sum (Rmax)
Gflops
Rpeak Sum (Rmax)
Gflops
處理器總數
Top500: 历史, 架构, 操作系统  美國 161 32.2 3,725,850,800 5,711,149,171 40,077,020
Top500: 历史, 架构, 操作系统  中国大陆 104 20.8 407,239,784 770,545,405 22,605,992
Top500: 历史, 架构, 操作系统  德国 36 7.2 256,265,750 391,132,706 4,292,044
Top500: 历史, 架构, 操作系统  日本 32 6.4 669,834,060 866,458,051 11,374,380
Top500: 历史, 架构, 操作系统  法國 23 4.6 173,226,000 249,513,264 3,967,382
Top500: 历史, 架构, 操作系统  英国 15 3 81,707,084 142,086,064 2,048,112
Top500: 历史, 架构, 操作系统  義大利 12 2.4 41,208,360 71,911,529 845,984
Top500: 历史, 架构, 操作系统  韩国 8 1.6 88,682,560 128,264,430 1,551,012
Top500: 历史, 架构, 操作系统  荷蘭 8 1.6 33,959,120 56,740,440 547,728
Top500: 历史, 架构, 操作系统  巴西 8 1.6 46,729,150 88,175,939 775,232
Top500: 历史, 架构, 操作系统  義大利 7 1.4 253,229,000 370,262,898 2,911,152
Top500: 历史, 架构, 操作系统  俄羅斯 7 1.4 73,715,000 101,737,460 741,328
Top500: 历史, 架构, 操作系统  沙烏地阿拉伯 6 1.2 55,253,040 98,982,254 1,798,260
Top500: 历史, 架构, 操作系统  瑞典 6 1.2 22,500,500 32,727,068 355,648
Top500: 历史, 架构, 操作系统  澳大利亞 5 1.0 42,767,840 60,177,375 532,416
Top500: 历史, 架构, 操作系统  愛爾蘭 5 1.0 13,364,020 26,320,890 335,360
Top500: 历史, 架构, 操作系统  瑞士 4 0.8 28,563,790 38,600,165 650,260
Top500: 历史, 架构, 操作系统  新加坡 3 0.6 9,037,830 15,785,890 234,112
Top500: 历史, 架构, 操作系统  挪威 3 0.6 10,224,910 17,031,160 312,832
Top500: 历史, 架构, 操作系统  印度 3 0.6 10,953,340 12,082,026 244,488
Top500: 历史, 架构, 操作系统  芬兰 3 0.6 320,788,310 443,391,175 2,584,576
Top500: 历史, 架构, 操作系统  波蘭 3 0.6 10,923,400 17,099,060 148,800
Top500: 历史, 架构, 操作系统  臺灣 2 0.4 11,297,560 19,562,790 220,752
Top500: 历史, 架构, 操作系统  捷克 2 0.4 9,589,400 12,914,040 163,584
Top500: 历史, 架构, 操作系统  盧森堡 2 0.4 12,806,560 18,291,180 172,544
Top500: 历史, 架构, 操作系统  阿联酋 2 0.4 9,013,750 12,164,803 142,368
Top500: 历史, 架构, 操作系统  奥地利 2 0.4 5,038,378 6,809,088 133,152
Top500: 历史, 架构, 操作系统  斯洛維尼亞 2 0.4 6,918,000 10,047,000 156,480
Top500: 历史, 架构, 操作系统  西班牙 1 0.2 6,470,800 10,296,115 153,216
Top500: 历史, 架构, 操作系统  摩洛哥 1 0.2 3,158,110 5,014,730 71,232
Top500: 历史, 架构, 操作系统  保加利亚 1 0.2 4,518,870 5,942,000 144,384
Top500: 历史, 架构, 操作系统  泰國 1 0.2 8,146,000 13,773,060 87,296
Top500: 历史, 架构, 操作系统  比利時 1 0.2 2,717,000 3,094,020 23,200
Top500: 历史, 架构, 操作系统  匈牙利 1 0.2 3,088,500 4,669,510 28,768

參見

參考文獻

外部連結

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