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一個(gè)畢業(yè)于北京大學(xué)數(shù)學(xué)力學(xué)系，在中國科學(xué)院計(jì)算所、計(jì)算中心和網(wǎng)絡(luò)中心工作過，在澳大利亞科工組織DMS、香港浸會(huì)學(xué)院數(shù)學(xué)系和中國21世紀(jì)議程管理中心等處工作過，多次獲國家和中科院科技獎(jiǎng)并享受政府特殊津貼的退休老頭?，F(xiàn)在在【中國科普博覽】網(wǎng)“科學(xué)新語林”欄目里開設(shè)一個(gè)《數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)》的個(gè)人專欄，愿和愛好數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)的各界網(wǎng)友和青少年朋友，談?wù)剬?duì)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)的看法、想法。
2014年全球超算TOP500榜單（上）
張建中
2014年09月03日
1. 2014年全球超算500強(qiáng)（TOP500）榜單
2. 從數(shù)字看超算500強(qiáng)
3. 超算500強(qiáng)，整體增勢放緩
4. 2014年的Green Graph500榜單
1. 2014年全球超算500強(qiáng)（TOP500）榜單
2014年6月23日在德國萊比錫召開的世界超級(jí)計(jì)算機(jī)大會(huì)上發(fā)布的最新世界超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)（TOP500）排行榜，我國國防科技大學(xué)研制的天河二號(hào)超級(jí)計(jì)算機(jī)再次位居榜首，獲得世界超算“三連冠”。
[caption id="attachment_1136" align="aligncenter" width="400"]
中國天河-2號(hào)超級(jí)計(jì)算機(jī)[/caption]
天河二號(hào)超級(jí)計(jì)算機(jī)是國防科技大學(xué)承擔(dān)的國家“863”計(jì)劃和“核高基”國家科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目。此次奪冠，是天河系列超級(jí)計(jì)算機(jī)第四次問鼎世界超算之巔。2010年，天河一號(hào)讓中國人首次站到了超級(jí)計(jì)算機(jī)的全球最高領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)上。
天河二號(hào)到底有多快？據(jù)介紹，天河二號(hào)運(yùn)算1小時(shí)，相當(dāng)于13億人同時(shí)用計(jì)算器算1000年。
相比前兩年計(jì)算能力日漸攀升的情況，這一年來的TOP500超算性能其實(shí)并沒有明顯增長，天河2號(hào)再度獲得第一并不是因?yàn)橄到y(tǒng)升級(jí)了，實(shí)際上天河2號(hào)的性能并沒有變化，理論性能依然是54.9PFLOPS（千萬億次），Linpack峰值性能33.86PFLOPS。它使用了Intel至強(qiáng)E5-2692 12核處理器及Xeon Phi 31S1P加速卡，總計(jì)擁有312萬個(gè)核心，整機(jī)功率也達(dá)到了17808千瓦。
排名第二的還是美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的Titan計(jì)算機(jī)（Cray公司的XK7），使用的是NVIDIA的Tesla K20加速卡及AMD 16核處理器，浮點(diǎn)性能17.59PFLOPS。
前10名排行榜中只有位列第十的計(jì)算機(jī)是新增的，是美國政府部門的Cray XC30計(jì)算機(jī)，使用的是Intel至強(qiáng)E5-2697 v2 12核處理器，浮點(diǎn)性能3.14PFLOPS。
從TOP500公布的數(shù)據(jù)來說，本期TOP500計(jì)算機(jī)的總性能為274PFLOPS，半年前是250PFLOPS，一年前是223PFLOPS，這一年來的性能提升并不算大，全球計(jì)算機(jī)的性能增速正在放緩。
性能超過一千萬億次（PFLOPS）的計(jì)算機(jī)有37臺(tái)，相比半年前的31臺(tái)增加了6臺(tái)。
相比去年底的榜單，本次有62臺(tái)計(jì)算機(jī)使用了加速卡/協(xié)處理器設(shè)計(jì)，之前是53臺(tái)，其中44臺(tái)使用的是NVIDIA的Tesla加速卡，2臺(tái)使用的是AMD/ATI加速卡，現(xiàn)在有17臺(tái)系統(tǒng)使用的是Intel的Xeon Phi加速卡。此外，這62臺(tái)加速卡方案的計(jì)算機(jī)平均每套系統(tǒng)擁有78127個(gè)核心。
處理器方面，Intel依然占據(jù)最大份額，超過85.4%的處理器都是Intel公司的，IBM公司的Power處理器有8%，AMD公司的皓龍家族有6%，相比上次的9%有所下降。
2. 從數(shù)字看超算500強(qiáng)
2014 TOP 500最新榜單含如下一些重要數(shù)據(jù)：
1.前五名分別為中國“天河二號(hào)”（運(yùn)算速度為每秒33.86千萬億次）、美國能源部下屬橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的“泰坦”（每秒17.59千萬億次）、美國勞倫斯－利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室的“紅杉”（每秒17.17千萬億次）、日本理化研究所的“京”（每秒10.51千萬億次）、美國阿爾貢國家實(shí)驗(yàn)室的“米拉”（每秒8.59千萬億次）。前五名2013年6月以來沒有變化（參見下表2013年的數(shù)據(jù)）。
2.中國大陸本次進(jìn)入500強(qiáng)的超級(jí)計(jì)算機(jī)有76個(gè)，前兩次分別是63個(gè)和65個(gè)。此次中國大陸超級(jí)計(jì)算機(jī)入圍的數(shù)量，接近第三名英國（30個(gè)）、第五名法國（27個(gè)）和第六名德國（23個(gè)）這3個(gè)歐洲國家之和。
3.在此次排行榜上，美國“超算”的數(shù)量占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢，共上榜233個(gè)，比上次的265個(gè)下降約12％，這一數(shù)字接近約10年前美國的最低水平226個(gè)。而前十名中，除了中國、日本、瑞士和德國各一席外，美國占據(jù)其余6席。
4.本次榜單有37個(gè)超級(jí)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度超過千萬億次，而上次的榜單是31個(gè)，一年前是26個(gè)。
5.本次登榜超級(jí)計(jì)算機(jī)的最低運(yùn)算速度為每秒133.7萬億次，而上次為每秒117.8萬億次，一年前為96.6萬億次。本次入圍的最后一名在上次榜單排名第384位。此次榜單最后一名的計(jì)算性能提升幅度為過去20年的最低值。事實(shí)上，在1994年至2008年間，榜單最后一名的計(jì)算性能平均每年提升90％，而過去5年每年只有約55％。
6.本次全部500強(qiáng)的運(yùn)算速度總和為每秒274千萬億次，去年11月為每秒250千萬億次，一年前為每秒223千萬億次，而一年半前為每秒162千萬億次。然而，“超級(jí)計(jì)算機(jī)的整體性能提升速度已降至歷史最低點(diǎn)”。
7.從芯片采用情況看，在此次500強(qiáng)當(dāng)中，有403個(gè)“超算”使用英特爾的芯片。其次是AMD的皓龍（Opteron）芯片，被50個(gè)超級(jí)計(jì)算機(jī)采用。第三名是IBM芯片，有42個(gè)超級(jí)計(jì)算機(jī)采用。
8.從公司角度看，在上榜“超算”中，惠普生產(chǎn)的超級(jí)計(jì)算機(jī)最多，為182個(gè)，約占36％。其次是IBM，貢獻(xiàn)了176個(gè)，約占35％。半年前，這兩家公司的500強(qiáng)成績單分別為196個(gè)和164個(gè)。美國克雷公司此次排名第三，生產(chǎn)51個(gè)“超算”，約占10％。
3. 超算500強(qiáng)，整體增勢放緩
全球超級(jí)計(jì)算機(jī)的性能，已經(jīng)保持了20年的穩(wěn)步增長。但是最新數(shù)據(jù)顯示，其總體增速已有放緩的趨勢。根據(jù)2014年6月份更新的《全球超算Top500》數(shù)據(jù)，所有機(jī)器的綜合性能，已經(jīng)從2013年11月的250 petaflops，增長到了2014年6月的274 petaflops。Top500研究人員周一表示：“增速已明顯放緩”。
Petaflops(千萬億次)衡量的是計(jì)算機(jī)每秒可執(zhí)行的浮點(diǎn)計(jì)算數(shù)。位于中國廣州國家超級(jí)計(jì)算機(jī)中心的“天河2號(hào)”，以33.86 petaflops的計(jì)算速度，拿下了第一名的位置。
不過，Top500組織者也指出：“在過去的5年時(shí)間里，榜單上墊底的這個(gè)系統(tǒng)(No.500)，其表現(xiàn)一直落后于歷史增長趨勢”。
在1994年到2008年間，Top500的性能以每年90%的速度增長。然而現(xiàn)在，機(jī)器的年度性能提升只有55%了。
如何改變超級(jí)計(jì)算機(jī)總體增速放緩的趨勢已成為計(jì)算機(jī)界關(guān)心的重大問題，但現(xiàn)有的辦法并不多。受到大家注意的辦法，一是提高芯片的速度和集成度，潛力不大，再是改變計(jì)算機(jī)的整體設(shè)計(jì)，但困難重重。近期，有兩個(gè)發(fā)展引起了計(jì)算機(jī)界的極大興趣，一是一種新的電子元器件——有可能代替晶體管的憶阻器，再是新的可能改變基于經(jīng)典馮 諾依曼理論的計(jì)算機(jī)體系整體結(jié)構(gòu)的芯片——神經(jīng)突觸芯片。近期，我們將在《數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)》專欄中進(jìn)行一些簡單介紹，敬請(qǐng)關(guān)注。
4. 2014年的Green Graph500
“綠色500”（GREEN 500）是對(duì)計(jì)算機(jī)的節(jié)電性能進(jìn)行的世界排名，每半年公布一次結(jié)果，節(jié)電性能的主要評(píng)判依據(jù)是每消費(fèi)1瓦電力的計(jì)算速度。
日本東京工業(yè)大學(xué)與日本電氣公司（NEC）和美國英偉達(dá)公司合作開發(fā)的超級(jí)計(jì)算機(jī)”TSUBAME―KFC”，在全球節(jié)電超算排行榜“綠色500”的排名中再次奪冠。這是“TSUBAME―KFC”繼2013年11月名列“綠色500”排行第一后第二次登頂排行，它利用每瓦電力能夠進(jìn)行每秒約44億次計(jì)算。排名第二的是英國劍橋大學(xué)的超級(jí)計(jì)算機(jī)，成績是每秒計(jì)算約36億次。
基于圖論的大規(guī)模數(shù)據(jù)分析性能排行榜Graph 500的運(yùn)營委員會(huì)于6月23日公布了該排行榜的最新排名，日本理化學(xué)研究所的超級(jí)計(jì)算機(jī)”京”首次在該排名中獲得冠軍。
2. 從數(shù)字看超算500強(qiáng)
3. 超算500強(qiáng)，整體增勢放緩
4. 2014年的Green Graph500榜單
1. 2014年全球超算500強(qiáng)（TOP500）榜單
2014年6月23日在德國萊比錫召開的世界超級(jí)計(jì)算機(jī)大會(huì)上發(fā)布的最新世界超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)（TOP500）排行榜，我國國防科技大學(xué)研制的天河二號(hào)超級(jí)計(jì)算機(jī)再次位居榜首，獲得世界超算“三連冠”。
[caption id="attachment_1136" align="aligncenter" width="400"]
中國天河-2號(hào)超級(jí)計(jì)算機(jī)[/caption]
天河二號(hào)超級(jí)計(jì)算機(jī)是國防科技大學(xué)承擔(dān)的國家“863”計(jì)劃和“核高基”國家科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目。此次奪冠，是天河系列超級(jí)計(jì)算機(jī)第四次問鼎世界超算之巔。2010年，天河一號(hào)讓中國人首次站到了超級(jí)計(jì)算機(jī)的全球最高領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)上。
天河二號(hào)到底有多快？據(jù)介紹，天河二號(hào)運(yùn)算1小時(shí)，相當(dāng)于13億人同時(shí)用計(jì)算器算1000年。
相比前兩年計(jì)算能力日漸攀升的情況，這一年來的TOP500超算性能其實(shí)并沒有明顯增長，天河2號(hào)再度獲得第一并不是因?yàn)橄到y(tǒng)升級(jí)了，實(shí)際上天河2號(hào)的性能并沒有變化，理論性能依然是54.9PFLOPS（千萬億次），Linpack峰值性能33.86PFLOPS。它使用了Intel至強(qiáng)E5-2692 12核處理器及Xeon Phi 31S1P加速卡，總計(jì)擁有312萬個(gè)核心，整機(jī)功率也達(dá)到了17808千瓦。
排名第二的還是美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的Titan計(jì)算機(jī)（Cray公司的XK7），使用的是NVIDIA的Tesla K20加速卡及AMD 16核處理器，浮點(diǎn)性能17.59PFLOPS。
前10名排行榜中只有位列第十的計(jì)算機(jī)是新增的，是美國政府部門的Cray XC30計(jì)算機(jī)，使用的是Intel至強(qiáng)E5-2697 v2 12核處理器，浮點(diǎn)性能3.14PFLOPS。
從TOP500公布的數(shù)據(jù)來說，本期TOP500計(jì)算機(jī)的總性能為274PFLOPS，半年前是250PFLOPS，一年前是223PFLOPS，這一年來的性能提升并不算大，全球計(jì)算機(jī)的性能增速正在放緩。
性能超過一千萬億次（PFLOPS）的計(jì)算機(jī)有37臺(tái)，相比半年前的31臺(tái)增加了6臺(tái)。
相比去年底的榜單，本次有62臺(tái)計(jì)算機(jī)使用了加速卡/協(xié)處理器設(shè)計(jì)，之前是53臺(tái)，其中44臺(tái)使用的是NVIDIA的Tesla加速卡，2臺(tái)使用的是AMD/ATI加速卡，現(xiàn)在有17臺(tái)系統(tǒng)使用的是Intel的Xeon Phi加速卡。此外，這62臺(tái)加速卡方案的計(jì)算機(jī)平均每套系統(tǒng)擁有78127個(gè)核心。
處理器方面，Intel依然占據(jù)最大份額，超過85.4%的處理器都是Intel公司的，IBM公司的Power處理器有8%，AMD公司的皓龍家族有6%，相比上次的9%有所下降。
2. 從數(shù)字看超算500強(qiáng)
2014 TOP 500最新榜單含如下一些重要數(shù)據(jù)：
1.前五名分別為中國“天河二號(hào)”（運(yùn)算速度為每秒33.86千萬億次）、美國能源部下屬橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的“泰坦”（每秒17.59千萬億次）、美國勞倫斯－利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室的“紅杉”（每秒17.17千萬億次）、日本理化研究所的“京”（每秒10.51千萬億次）、美國阿爾貢國家實(shí)驗(yàn)室的“米拉”（每秒8.59千萬億次）。前五名2013年6月以來沒有變化（參見下表2013年的數(shù)據(jù)）。
2.中國大陸本次進(jìn)入500強(qiáng)的超級(jí)計(jì)算機(jī)有76個(gè)，前兩次分別是63個(gè)和65個(gè)。此次中國大陸超級(jí)計(jì)算機(jī)入圍的數(shù)量，接近第三名英國（30個(gè)）、第五名法國（27個(gè)）和第六名德國（23個(gè)）這3個(gè)歐洲國家之和。
3.在此次排行榜上，美國“超算”的數(shù)量占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢，共上榜233個(gè)，比上次的265個(gè)下降約12％，這一數(shù)字接近約10年前美國的最低水平226個(gè)。而前十名中，除了中國、日本、瑞士和德國各一席外，美國占據(jù)其余6席。
4.本次榜單有37個(gè)超級(jí)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度超過千萬億次，而上次的榜單是31個(gè)，一年前是26個(gè)。
5.本次登榜超級(jí)計(jì)算機(jī)的最低運(yùn)算速度為每秒133.7萬億次，而上次為每秒117.8萬億次，一年前為96.6萬億次。本次入圍的最后一名在上次榜單排名第384位。此次榜單最后一名的計(jì)算性能提升幅度為過去20年的最低值。事實(shí)上，在1994年至2008年間，榜單最后一名的計(jì)算性能平均每年提升90％，而過去5年每年只有約55％。
6.本次全部500強(qiáng)的運(yùn)算速度總和為每秒274千萬億次，去年11月為每秒250千萬億次，一年前為每秒223千萬億次，而一年半前為每秒162千萬億次。然而，“超級(jí)計(jì)算機(jī)的整體性能提升速度已降至歷史最低點(diǎn)”。
7.從芯片采用情況看，在此次500強(qiáng)當(dāng)中，有403個(gè)“超算”使用英特爾的芯片。其次是AMD的皓龍（Opteron）芯片，被50個(gè)超級(jí)計(jì)算機(jī)采用。第三名是IBM芯片，有42個(gè)超級(jí)計(jì)算機(jī)采用。
8.從公司角度看，在上榜“超算”中，惠普生產(chǎn)的超級(jí)計(jì)算機(jī)最多，為182個(gè)，約占36％。其次是IBM，貢獻(xiàn)了176個(gè)，約占35％。半年前，這兩家公司的500強(qiáng)成績單分別為196個(gè)和164個(gè)。美國克雷公司此次排名第三，生產(chǎn)51個(gè)“超算”，約占10％。
3. 超算500強(qiáng)，整體增勢放緩
全球超級(jí)計(jì)算機(jī)的性能，已經(jīng)保持了20年的穩(wěn)步增長。但是最新數(shù)據(jù)顯示，其總體增速已有放緩的趨勢。根據(jù)2014年6月份更新的《全球超算Top500》數(shù)據(jù)，所有機(jī)器的綜合性能，已經(jīng)從2013年11月的250 petaflops，增長到了2014年6月的274 petaflops。Top500研究人員周一表示：“增速已明顯放緩”。
Petaflops(千萬億次)衡量的是計(jì)算機(jī)每秒可執(zhí)行的浮點(diǎn)計(jì)算數(shù)。位于中國廣州國家超級(jí)計(jì)算機(jī)中心的“天河2號(hào)”，以33.86 petaflops的計(jì)算速度，拿下了第一名的位置。
不過，Top500組織者也指出：“在過去的5年時(shí)間里，榜單上墊底的這個(gè)系統(tǒng)(No.500)，其表現(xiàn)一直落后于歷史增長趨勢”。
在1994年到2008年間，Top500的性能以每年90%的速度增長。然而現(xiàn)在，機(jī)器的年度性能提升只有55%了。
如何改變超級(jí)計(jì)算機(jī)總體增速放緩的趨勢已成為計(jì)算機(jī)界關(guān)心的重大問題，但現(xiàn)有的辦法并不多。受到大家注意的辦法，一是提高芯片的速度和集成度，潛力不大，再是改變計(jì)算機(jī)的整體設(shè)計(jì)，但困難重重。近期，有兩個(gè)發(fā)展引起了計(jì)算機(jī)界的極大興趣，一是一種新的電子元器件——有可能代替晶體管的憶阻器，再是新的可能改變基于經(jīng)典馮 諾依曼理論的計(jì)算機(jī)體系整體結(jié)構(gòu)的芯片——神經(jīng)突觸芯片。近期，我們將在《數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)》專欄中進(jìn)行一些簡單介紹，敬請(qǐng)關(guān)注。
4. 2014年的Green Graph500
“綠色500”（GREEN 500）是對(duì)計(jì)算機(jī)的節(jié)電性能進(jìn)行的世界排名，每半年公布一次結(jié)果，節(jié)電性能的主要評(píng)判依據(jù)是每消費(fèi)1瓦電力的計(jì)算速度。
日本東京工業(yè)大學(xué)與日本電氣公司（NEC）和美國英偉達(dá)公司合作開發(fā)的超級(jí)計(jì)算機(jī)”TSUBAME―KFC”，在全球節(jié)電超算排行榜“綠色500”的排名中再次奪冠。這是“TSUBAME―KFC”繼2013年11月名列“綠色500”排行第一后第二次登頂排行，它利用每瓦電力能夠進(jìn)行每秒約44億次計(jì)算。排名第二的是英國劍橋大學(xué)的超級(jí)計(jì)算機(jī)，成績是每秒計(jì)算約36億次。
基于圖論的大規(guī)模數(shù)據(jù)分析性能排行榜Graph 500的運(yùn)營委員會(huì)于6月23日公布了該排行榜的最新排名，日本理化學(xué)研究所的超級(jí)計(jì)算機(jī)”京”首次在該排名中獲得冠軍。