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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。現(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?shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)的看法、想法。
超級(jí)計(jì)算機(jī)與天河二號(hào)（一）
張建中
2013年12月16日
超級(jí)計(jì)算機(jī)（Super-Computer），又叫高性能計(jì)算機(jī)（High Performance Computer， HPC）、巨型計(jì)算機(jī)，是相對于大型計(jì)算機(jī)而言的一種運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、通信能力更強(qiáng)、功能更完善的計(jì)算機(jī)，現(xiàn)多指每秒運(yùn)算速度在萬億次以上、存儲(chǔ)容量超過千萬字節(jié)的電子計(jì)算機(jī)，配有多種外部和外圍設(shè)備及豐富的、高功效的軟件系統(tǒng)。超級(jí)計(jì)算機(jī)含六個(gè)超級(jí)，即計(jì)算速度超級(jí)快、存貯容量超級(jí)大、體積超級(jí)大、通信能力超級(jí)強(qiáng)、耗電超級(jí)多、造價(jià)超級(jí)貴。
超級(jí)計(jì)算機(jī)是一個(gè)動(dòng)態(tài)概念，其標(biāo)準(zhǔn)和水平隨技術(shù)的發(fā)展不斷提高。一個(gè)時(shí)期內(nèi)的超級(jí)計(jì)算機(jī)到下一時(shí)期可能成為一般的計(jì)算機(jī)；一個(gè)時(shí)期內(nèi)的超級(jí)計(jì)算機(jī)技術(shù)到下一時(shí)期可能成為一般的計(jì)算機(jī)技術(shù)。
現(xiàn)在，根據(jù)多個(gè)不同的標(biāo)準(zhǔn)、方法來衡量超級(jí)計(jì)算機(jī)的性能并對其進(jìn)行排名。
眾所周知，超算領(lǐng)域有三種重要測試方法,因而有三個(gè)重要榜單：一是通過Linpack測試浮點(diǎn)運(yùn)算能力（性能）的Top500榜單(見網(wǎng)站www.top500.org)；再是測試每瓦運(yùn)算能力（節(jié)能）的Green500榜單(見網(wǎng)站www.green500.org)；三是測試數(shù)據(jù)解析能力（效率）Graph500榜單(見網(wǎng)站www.graph500.org)。這里，top500為時(shí)最早，影響最大。
最早推出的是“超級(jí)500強(qiáng),即TOP500”,經(jīng) Linpack 比較傳統(tǒng)的數(shù)值運(yùn)算能力。“性能500強(qiáng)，即Graph500”，通過一系列標(biāo)準(zhǔn)來衡量超級(jí)計(jì)算機(jī)性能，利用圖論去分析超級(jí)計(jì)算機(jī)在模擬生物、安全、社會(huì)以及類似復(fù)雜問題時(shí)的吞吐量進(jìn)行排名?！熬G色500，即Green500”不同于TOP500和Graph500，在關(guān)注超級(jí)計(jì)算機(jī)計(jì)算性能的同時(shí)，更加關(guān)注超級(jí)計(jì)算機(jī)的能耗問題，它通過測量與能耗相關(guān)的實(shí)測性能來對超級(jí)計(jì)算機(jī)的能效進(jìn)行評(píng)定，用Mflops/W（百萬次浮點(diǎn)操作/瓦）作為指標(biāo)來表征超級(jí)計(jì)算機(jī)的綠色程度。
關(guān)于超級(jí)計(jì)算機(jī)排行榜TOP500和Linpack的更多的有關(guān)信息,可參考本專欄2012年6-7月份中的文章【參見文后鏈接】。
（1）2013年全球超級(jí)計(jì)算機(jī)排行榜TOP 500發(fā)布 ？天河二號(hào)蟬聯(lián)世界冠軍
www.top500.org網(wǎng)站于2013年11月18日發(fā)布了最新的第42屆全球超級(jí)計(jì)算機(jī)TOP500排行榜。中國國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制的“天河二號(hào)”以33.86Pflops（1P=250=1,0245=1,125,899,906,842,624≒1015？ (peta)千萬億數(shù)量數(shù)）的Linpack測試性能再次榮登榜首，峰值性能為54.9Pflops。位于第二名的仍是“泰坦”系統(tǒng)，Linpack測試性能為17.59Pflops。
[caption id="attachment_980" align="aligncenter" width="500"]與泰坦.jpg)
2013年兩次排名第一的中國超級(jí)計(jì)算機(jī)天河二號(hào)和第二名的美國超級(jí)計(jì)算機(jī)“泰坦”[/caption]
本次TOP500相關(guān)重點(diǎn)內(nèi)容如下：
榜單前十名系統(tǒng)中，除了第六名的“代恩特峰”系統(tǒng)是新升級(jí)系統(tǒng)外，其他系統(tǒng)情況變化不大?！按魈胤濉笔且慌_(tái)Cray XC30系統(tǒng)，安裝于瑞士國家超級(jí)計(jì)算中心，目前是歐洲最強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)。該系統(tǒng)也是TOP10中能效最高的系統(tǒng)，達(dá)到2697.2Mflops/W，功率為2.33MW；
榜單前五名系統(tǒng)的峰值性能均超過了10Pflops，其中前四臺(tái)的Linpack性能超過10Pflops；
共有31臺(tái)系統(tǒng)性能超過1Pflops，而六個(gè)月前為26臺(tái)；
此次500臺(tái)系統(tǒng)的總性能從六個(gè)月之前的223Pflops增加到了250pflops；
美國系統(tǒng)的保有量從上次的253臺(tái)增至本次的264臺(tái)，中國則從65臺(tái)降至63臺(tái)，但仍位居第二，日本以28臺(tái)位列第三，英國、法國和德國分別以23臺(tái)、22臺(tái)和20臺(tái)位列第四至第六位；
從研制公司來看，HP、IBM和Cray公司位列前三名，分別為195臺(tái)、166臺(tái)和50臺(tái)；
有53臺(tái)系統(tǒng)采用了加速器或協(xié)處理器，其中38臺(tái)采用NVIDIA GPU，2臺(tái)采用ATI Radeon GPU，13臺(tái)采用Intel MIC處理器（Xeon Phi）。TOP10中排名第一的“天河二號(hào)”和排名第七的“蜂擁”使用了Intel Xeon Phi處理器，排名第二的“泰坦”和排名第六的“代恩特峰”采用了NVIDIA GPU；
總共有470臺(tái)系統(tǒng)采用了六核或更多內(nèi)核的處理器，而六個(gè)月前為440臺(tái)；
共有412臺(tái)系統(tǒng)采用了Intel處理器，比六個(gè)月前增加12臺(tái)；
IBM的藍(lán)色基因/Q仍是TOP10中最受歡迎的系統(tǒng)，共有四臺(tái)采用了該結(jié)構(gòu)。
[caption id="attachment_981" align="aligncenter" width="523"]色基因.jpg)
IBM的藍(lán)色基因/Q超級(jí)計(jì)算機(jī)[/caption]
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在排名之外，本屆超級(jí)計(jì)算機(jī) TOP 100榜單中還有以下幾大亮點(diǎn)值得關(guān)注：
亮點(diǎn)1：天河二號(hào)：性能占據(jù)T0P 100性能之和的2/3
盡管天河二號(hào)毫無懸念地奪得本屆超級(jí)計(jì)算機(jī) TOP100冠軍，一臺(tái)機(jī)器即占據(jù)了所有上榜系統(tǒng)性能之和的三分之二。
亮點(diǎn)2：上市企業(yè)首次現(xiàn)榜單
廈門超級(jí)計(jì)算中心(一期)神威4000H系統(tǒng)，采用CPU+GPU結(jié)構(gòu)，排名75。廈門超級(jí)計(jì)算中心是一家新成立的超算中心，其特別之處在于它是全國第一家由上市企業(yè)進(jìn)行運(yùn)維管理的超算中心，這也意味著，從超算中心運(yùn)維管理角度，TOP100榜單中首次出現(xiàn)上市企業(yè)的身影。
亮點(diǎn)3：曙光蟬聯(lián)“五連冠”
從廠商市場份額來看，IBM、曙光各以35套上榜系統(tǒng)并列第一。
其中，曙光已經(jīng)連續(xù)五年摘取超級(jí)計(jì)算機(jī) TOP100榜單市場份額第一。曙光之所以取得這么好的成績，一是得益于計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的不斷創(chuàng)新，二是曙光不斷開拓尋找超級(jí)計(jì)算機(jī)機(jī)的市場。
此外惠普憑借13套上榜系統(tǒng)也從去年的排名第四上升至排名第三。
從系統(tǒng)份額角度來看，研制天河二號(hào)、天河一號(hào)A等超級(jí)計(jì)算機(jī)的國防科大則遙遙領(lǐng)先(37.4Pflops)。
亮點(diǎn)4：互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域超過50%
印象中，超級(jí)計(jì)算機(jī)主要應(yīng)用在科學(xué)計(jì)算等領(lǐng)域，但是，本屆榜單卻告訴我們，共有54套系統(tǒng)是應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)、電信和游戲領(lǐng)域，說明超級(jí)計(jì)算機(jī)應(yīng)用范圍十分廣泛。
用領(lǐng)域.jpg)
亮點(diǎn)5：Xeon Phi協(xié)處理器嶄露頭角
Xeon Phi協(xié)處理器是英特爾新推出的一款加速器。冠軍天河二號(hào)共16000個(gè)運(yùn)算節(jié)點(diǎn)，每節(jié)點(diǎn)配備兩顆Xeon E5 處理器、三個(gè)Xeon Phi 57協(xié)處理器，所以累計(jì)使用了48000個(gè)Xeon Phi協(xié)處理器。
除了天河二號(hào)，記者目前看到使用了Phi處理器的還有上海交通大學(xué)超級(jí)計(jì)算機(jī)機(jī)“ ”(浪潮天梭TS10001)系統(tǒng)?！?”排名37，采用的CPU+GPU+Intel Phi混合結(jié)構(gòu)，且在高效自建系統(tǒng)中規(guī)模最大。
此外，本屆TOP 100榜單中還有一個(gè)亮點(diǎn)是，國家氣象局、廣東省氣象局引進(jìn)IBM PureFlex460 系統(tǒng)三臺(tái)，分別排名11,11與22，這代表著氣象系統(tǒng)重新進(jìn)入榜單前列。
相關(guān)文章：
1、2012年TOP500超級(jí)計(jì)算機(jī)排行榜：/blog/2012062800224.html
2、如何刻畫超級(jí)計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度：/blog/2012070200236.html
3、TOP500如何為超級(jí)計(jì)算機(jī)排名：/blog/2012070413249.html
4、TOP500超級(jí)計(jì)算機(jī)排名的意義：/blog/2012070606257.html
5、超級(jí)計(jì)算機(jī)的十大用途：/blog/2012070900262.html
6、衡量超級(jí)計(jì)算機(jī)實(shí)際性能的“尺子”：/blog/2012071201264.html
7、“尺”有所短：Linkpack的缺陷與不足：/blog/2012071602268.html
超級(jí)計(jì)算機(jī)是一個(gè)動(dòng)態(tài)概念，其標(biāo)準(zhǔn)和水平隨技術(shù)的發(fā)展不斷提高。一個(gè)時(shí)期內(nèi)的超級(jí)計(jì)算機(jī)到下一時(shí)期可能成為一般的計(jì)算機(jī)；一個(gè)時(shí)期內(nèi)的超級(jí)計(jì)算機(jī)技術(shù)到下一時(shí)期可能成為一般的計(jì)算機(jī)技術(shù)。
現(xiàn)在，根據(jù)多個(gè)不同的標(biāo)準(zhǔn)、方法來衡量超級(jí)計(jì)算機(jī)的性能并對其進(jìn)行排名。
眾所周知，超算領(lǐng)域有三種重要測試方法,因而有三個(gè)重要榜單：一是通過Linpack測試浮點(diǎn)運(yùn)算能力（性能）的Top500榜單(見網(wǎng)站www.top500.org)；再是測試每瓦運(yùn)算能力（節(jié)能）的Green500榜單(見網(wǎng)站www.green500.org)；三是測試數(shù)據(jù)解析能力（效率）Graph500榜單(見網(wǎng)站www.graph500.org)。這里，top500為時(shí)最早，影響最大。
最早推出的是“超級(jí)500強(qiáng),即TOP500”,經(jīng) Linpack 比較傳統(tǒng)的數(shù)值運(yùn)算能力。“性能500強(qiáng)，即Graph500”，通過一系列標(biāo)準(zhǔn)來衡量超級(jí)計(jì)算機(jī)性能，利用圖論去分析超級(jí)計(jì)算機(jī)在模擬生物、安全、社會(huì)以及類似復(fù)雜問題時(shí)的吞吐量進(jìn)行排名?！熬G色500，即Green500”不同于TOP500和Graph500，在關(guān)注超級(jí)計(jì)算機(jī)計(jì)算性能的同時(shí)，更加關(guān)注超級(jí)計(jì)算機(jī)的能耗問題，它通過測量與能耗相關(guān)的實(shí)測性能來對超級(jí)計(jì)算機(jī)的能效進(jìn)行評(píng)定，用Mflops/W（百萬次浮點(diǎn)操作/瓦）作為指標(biāo)來表征超級(jí)計(jì)算機(jī)的綠色程度。
關(guān)于超級(jí)計(jì)算機(jī)排行榜TOP500和Linpack的更多的有關(guān)信息,可參考本專欄2012年6-7月份中的文章【參見文后鏈接】。
（1）2013年全球超級(jí)計(jì)算機(jī)排行榜TOP 500發(fā)布 ？天河二號(hào)蟬聯(lián)世界冠軍
www.top500.org網(wǎng)站于2013年11月18日發(fā)布了最新的第42屆全球超級(jí)計(jì)算機(jī)TOP500排行榜。中國國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制的“天河二號(hào)”以33.86Pflops（1P=250=1,0245=1,125,899,906,842,624≒1015？ (peta)千萬億數(shù)量數(shù)）的Linpack測試性能再次榮登榜首，峰值性能為54.9Pflops。位于第二名的仍是“泰坦”系統(tǒng)，Linpack測試性能為17.59Pflops。
[caption id="attachment_980" align="aligncenter" width="500"]
2013年兩次排名第一的中國超級(jí)計(jì)算機(jī)天河二號(hào)和第二名的美國超級(jí)計(jì)算機(jī)“泰坦”[/caption]
本次TOP500相關(guān)重點(diǎn)內(nèi)容如下：
榜單前十名系統(tǒng)中，除了第六名的“代恩特峰”系統(tǒng)是新升級(jí)系統(tǒng)外，其他系統(tǒng)情況變化不大?！按魈胤濉笔且慌_(tái)Cray XC30系統(tǒng)，安裝于瑞士國家超級(jí)計(jì)算中心，目前是歐洲最強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)。該系統(tǒng)也是TOP10中能效最高的系統(tǒng)，達(dá)到2697.2Mflops/W，功率為2.33MW；
榜單前五名系統(tǒng)的峰值性能均超過了10Pflops，其中前四臺(tái)的Linpack性能超過10Pflops；
共有31臺(tái)系統(tǒng)性能超過1Pflops，而六個(gè)月前為26臺(tái)；
此次500臺(tái)系統(tǒng)的總性能從六個(gè)月之前的223Pflops增加到了250pflops；
美國系統(tǒng)的保有量從上次的253臺(tái)增至本次的264臺(tái)，中國則從65臺(tái)降至63臺(tái)，但仍位居第二，日本以28臺(tái)位列第三，英國、法國和德國分別以23臺(tái)、22臺(tái)和20臺(tái)位列第四至第六位；
從研制公司來看，HP、IBM和Cray公司位列前三名，分別為195臺(tái)、166臺(tái)和50臺(tái)；
有53臺(tái)系統(tǒng)采用了加速器或協(xié)處理器，其中38臺(tái)采用NVIDIA GPU，2臺(tái)采用ATI Radeon GPU，13臺(tái)采用Intel MIC處理器（Xeon Phi）。TOP10中排名第一的“天河二號(hào)”和排名第七的“蜂擁”使用了Intel Xeon Phi處理器，排名第二的“泰坦”和排名第六的“代恩特峰”采用了NVIDIA GPU；
總共有470臺(tái)系統(tǒng)采用了六核或更多內(nèi)核的處理器，而六個(gè)月前為440臺(tái)；
共有412臺(tái)系統(tǒng)采用了Intel處理器，比六個(gè)月前增加12臺(tái)；
IBM的藍(lán)色基因/Q仍是TOP10中最受歡迎的系統(tǒng)，共有四臺(tái)采用了該結(jié)構(gòu)。
[caption id="attachment_981" align="aligncenter" width="523"]
IBM的藍(lán)色基因/Q超級(jí)計(jì)算機(jī)[/caption]
附表？ 第42屆TOP500前10臺(tái)系統(tǒng)
（2）2013年中國超級(jí)計(jì)算機(jī)排行榜TOP 100發(fā)布 ？天河二號(hào)仍是最大亮點(diǎn)
10月29日，在2013年全國超級(jí)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)大會(huì)上，2013中國超級(jí)計(jì)算機(jī) TOP100榜單公布：作為最新一屆全球超級(jí)計(jì)算機(jī) TOP 500冠軍的天河二號(hào)自然以無可比擬的優(yōu)勢奪得第一，2012年TOP100榜單冠軍天河一號(hào)A超級(jí)計(jì)算機(jī)排名第二，超級(jí)計(jì)算機(jī)神威藍(lán)光排名第三。
在排名之外，本屆超級(jí)計(jì)算機(jī) TOP 100榜單中還有以下幾大亮點(diǎn)值得關(guān)注：
亮點(diǎn)1：天河二號(hào)：性能占據(jù)T0P 100性能之和的2/3
盡管天河二號(hào)毫無懸念地奪得本屆超級(jí)計(jì)算機(jī) TOP100冠軍，一臺(tái)機(jī)器即占據(jù)了所有上榜系統(tǒng)性能之和的三分之二。
亮點(diǎn)2：上市企業(yè)首次現(xiàn)榜單
廈門超級(jí)計(jì)算中心(一期)神威4000H系統(tǒng)，采用CPU+GPU結(jié)構(gòu)，排名75。廈門超級(jí)計(jì)算中心是一家新成立的超算中心，其特別之處在于它是全國第一家由上市企業(yè)進(jìn)行運(yùn)維管理的超算中心，這也意味著，從超算中心運(yùn)維管理角度，TOP100榜單中首次出現(xiàn)上市企業(yè)的身影。
亮點(diǎn)3：曙光蟬聯(lián)“五連冠”
從廠商市場份額來看，IBM、曙光各以35套上榜系統(tǒng)并列第一。
其中，曙光已經(jīng)連續(xù)五年摘取超級(jí)計(jì)算機(jī) TOP100榜單市場份額第一。曙光之所以取得這么好的成績，一是得益于計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的不斷創(chuàng)新，二是曙光不斷開拓尋找超級(jí)計(jì)算機(jī)機(jī)的市場。
此外惠普憑借13套上榜系統(tǒng)也從去年的排名第四上升至排名第三。
從系統(tǒng)份額角度來看，研制天河二號(hào)、天河一號(hào)A等超級(jí)計(jì)算機(jī)的國防科大則遙遙領(lǐng)先(37.4Pflops)。
亮點(diǎn)4：互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域超過50%
印象中，超級(jí)計(jì)算機(jī)主要應(yīng)用在科學(xué)計(jì)算等領(lǐng)域，但是，本屆榜單卻告訴我們，共有54套系統(tǒng)是應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)、電信和游戲領(lǐng)域，說明超級(jí)計(jì)算機(jī)應(yīng)用范圍十分廣泛。
亮點(diǎn)5：Xeon Phi協(xié)處理器嶄露頭角
Xeon Phi協(xié)處理器是英特爾新推出的一款加速器。冠軍天河二號(hào)共16000個(gè)運(yùn)算節(jié)點(diǎn)，每節(jié)點(diǎn)配備兩顆Xeon E5 處理器、三個(gè)Xeon Phi 57協(xié)處理器，所以累計(jì)使用了48000個(gè)Xeon Phi協(xié)處理器。
除了天河二號(hào)，記者目前看到使用了Phi處理器的還有上海交通大學(xué)超級(jí)計(jì)算機(jī)機(jī)“ ”(浪潮天梭TS10001)系統(tǒng)?！?”排名37，采用的CPU+GPU+Intel Phi混合結(jié)構(gòu)，且在高效自建系統(tǒng)中規(guī)模最大。
此外，本屆TOP 100榜單中還有一個(gè)亮點(diǎn)是，國家氣象局、廣東省氣象局引進(jìn)IBM PureFlex460 系統(tǒng)三臺(tái)，分別排名11,11與22，這代表著氣象系統(tǒng)重新進(jìn)入榜單前列。
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1、2012年TOP500超級(jí)計(jì)算機(jī)排行榜：/blog/2012062800224.html
2、如何刻畫超級(jí)計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度：/blog/2012070200236.html
3、TOP500如何為超級(jí)計(jì)算機(jī)排名：/blog/2012070413249.html
4、TOP500超級(jí)計(jì)算機(jī)排名的意義：/blog/2012070606257.html
5、超級(jí)計(jì)算機(jī)的十大用途：/blog/2012070900262.html
6、衡量超級(jí)計(jì)算機(jī)實(shí)際性能的“尺子”：/blog/2012071201264.html
7、“尺”有所短：Linkpack的缺陷與不足：/blog/2012071602268.html