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  • 超级计算机

    超级计算机(supercomputer):指能够执行一般个人电脑无法处理的大资料量与高速运算的电脑,其基本组成组件与个人电脑的概念无太大差异,但规格与性能则强大许多,是一种超大型电子计算机。具有很强的计算和处理数据的能力,主要特点表现为高速度和大容量,配有多种外部和外围设备及丰富的、高功能的软件系统。现有的超级计算机运算速度大都可以达到每秒一太(Trillion,万亿)次以上。超级计算机是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机,多用于国家高科技领域和尖端技术研究,是一个国家科研实力的体现,它对国家安全,经济和社会发展具有举足轻重的意义。是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    中文名: 超级计算机 英文名: Super computer
    速度度量单位: 每秒的浮点运算"FLOPS" 国际机构: 国际超级计算机大会组委会
    机构简称: ISC

    目录

    发展历史/超级计算机 编辑

    超级计算机超级计算机

    超级计算(Supercomputing)”这一名词在1929年《纽约世界报》关于“IBM哥伦比亚大学建造大型报表机(tabulator)的报道”中首次出现。是一种由数百、数千甚至更多的处理器(机)组成的,能计算普通PC机和服务器不能完成的大型、复杂课题的计算机

    把普通计算机的运算速度比做成人的走路速度,那么超级计算机就达到了火箭的速度。在这样的运算速度前提下,人们可以通过数值模拟来预测和解释以前无法实验的自然现象。

    自1976年美国克雷公司推出了世界上首台运算速度达每秒2.5亿次的超级计算机以来,突出表现一国科技实力的超级计算机,堪称集万千宠爱于一身的高科技宠儿,在诸如天气预报、生命科学的基因分析、核业、军事航天等高科技领域大展身手,让各国科技精英竞折腰,各国都在着手研发亿亿级超级计算机。

    IBM蓝色基因IBM蓝色基因

    对巨型计算机的指标一些厂家这样规定:首先,计算机的运算速度平均每秒1000万次以上;其次,存贮容量在1000万位以上。如美国的ILLIAC-Ⅳ,日本的NEC,欧洲的尤金,中国的"银河"计算机,就属于巨型计算机。巨型计算机的发展是电子计算机的一个重要发展方向。它的研制水平标志着一个国家的科学技术和工业发展的程度,体现着国家经济发展的实力。一些发达国家正在投入大量资金和人力、物力,研制运算速度达几百万亿次的超级大型计算机。

    “走鹃”超级计算机“走鹃”超级计算机

    某些分布式运算把丛集超级运算推至极限。例如SETI@home计划现在平均有667.716 TeraFLOPS运算能力。2009年4月,Folding@home声称拥有超过8PFLOPS运算能力。GIMPS运算能力也高达18TFLOPS。Google的搜寻引擎系统Google server farm总处理能力界乎于126及316TFLOPS之间。Tristan Louis估计这个系统等于32000至79000台双2 GHzXeon电脑。 由于散热问题,Google的搜寻引擎系统应该属于网格运算。

    新一代的超级计算机采用涡轮式设计,每个刀片就是一个服务器,能实现协同工作,并可根据应用需要随时增减。单个机柜的运算能力可达460.8千亿次/秒,理论上协作式高性能超级计算机的浮点运算速度为100万亿次/秒,实际高性能运算速度测试的效率高达84.35%,是名列世界最高效率的超级计算机之一。通过先进的架构和设计,它实现了存储和运算的分开,确保用户数据、资料在软件系统更新或CPU升级时不受任何影响,保障了存储信息的安全,真正实现了保持长时、高效、可靠的运算并易于升级和维护的优势。

    排名争夺/超级计算机 编辑

    日本“京”计算机日本“京”计算机

    2011年6月21日国际TOP500组织宣布,日本超级计算机“京”(K computer)以每秒8162万亿次运算速度成为全球最快的超级计算机。由日本政府出资、富士通制造的巨型计算机“K Computer”落户日本理化研究所,并成功从中国手中夺回运算速度排行榜第一的宝座。以每秒8162万亿次运算速度成为全球最快的超级计算机。 “K Computer”当前运算速度为每秒8千万亿次,而到2012年完全建成时,其运算速度将达到每秒一万万亿次。“K Computer”比现居第二的中国超级计算机速度快出约3倍,甚至比排名第2至第6的计算机运算速度总和还要快。

    IBM“Sequoia(红杉)”超级计算机IBM“Sequoia(红杉)”超级计算机

    2012年6月18日,国际超级电脑组织18日公布最新的全球超级电脑500强名单,世界上运算速度最快的超级计算机是由IBM为美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室研发的Sequoia,它每秒能完成1.6亿亿次运算,美国超级电脑重夺世界第一宝座,而中国超级电脑排名第五。美国的超级电脑技术在2011年中突飞猛进,由美国国际商业机器公司(IBM)最新研制的超级计算机“红杉”(Sequoia),为美国夺得全球最快超级计算机宝座。这是继2009年后美国再次夺回“世界第一电脑”的头衔。“红杉”的持续运算测试达到每秒16.324petaflops,即每秒16324万亿次运算,其峰值运算速度高达每秒20132万亿次,令其他计算机望尘莫及。IBM研制开发的另一台超级电脑“米拉”以每秒8162万亿次的运算速度名列第三,安装在美国能源部所属的阿贡国家实验室。日本理化学研究所与富士通(Fujitsu)共同研发和组装中的超级电脑“京”在名单中位居亚军,其测试速度上升到每秒运算速度10510万亿次,峰值运算速度11280万亿次。排名前十的超级计算机系统实测运算速度都超过每秒千万亿次,其中美国的超级计算机有3个,中国德国2个,日本、法国和意大利各1个。中国国家超级计算天津中心的“天河一号”超级电脑在最新排名中名列第五;另外超级计算深圳中心的“星云”超级电脑排名第十。[1]

    “天河一号”超级计算机“天河一号”超级计算机

    2012年10月,隶属于美国能源部的橡树岭国家实验室将美洲虎改装为“泰坦”(Titan),重新成为世界上最快的超级计算机。

    2013年6月17日,在德国莱比锡开幕的2013年国际超级计算机大会上,TOP500组织公布了最新全球超级计算机500强排行榜榜单,中国国防科技大学研制的天河二号超级计算机,以每秒33.86千万亿次的浮点运算速度夺得头筹,中国“天河二号”成为全球最快超级计算机。

    2014年6月23日,在德国莱比锡市发布的第43届世界超级计算机500强排行榜上,中国超级计算机系统“天河二号”再次位居榜首,获得世界超算“三连冠”,其运算速度比位列第二名的美国“泰坦”快近一倍。

    2010年,由国防科技大学研制的天河一号在超算排行榜上首次夺冠,2013年,天河二号又两度位列榜首,现在,天河二号第3次被评为全球最快的计算机,获得世界超算三连冠,也成为天河系列超级计算机第4次居世界超算之巅。[2]  

    应用介绍/超级计算机 编辑

    作为高科技发展的要素,超级计算机早已成为世界各国经济和国防方面的竞争利器。经过中国科技工作者几十年不懈地努力,中国的高性能计算机研制水平显著提高,成为继美国、日本之后的第三大高性能计算机研制生产国。中国现阶段超级计算机拥有量为22台(中国内地19台,香港1台,台湾2台),居世界第2位,就拥有量和运算速度在世界上处于领先地位,随着超级计算机运算速度的迅猛发展,它也被越来越多的应用在工业、科研和学术等领域。但就超级计算机的应用领域来说中国和发达国家美国、德国等国家还有较大差距。中国超级计算机及其应用的发展为中国走科技强国之路提供了坚实的基础和保证。

    巨型计算机实际上是一个巨大的计算机系统,主要用来承担重大的科学研究、国防尖端技术和国民经济领域的大型计算课题及数据处理任务。如大范围天气预报,整理卫星照片,原子核物理的探索,研究洲际导弹、宇宙飞船等,制定国民经济的发展计划,项目繁多,时间性强,要综合考虑各种各样的因素,依靠巨型计算机能较顺利地完成。

    超级计算机被称为“经济转型和科学研究加速器”,超级计算机的广泛应用能够带动国家整体科技创新能力的增强。但是中国超级计算机普遍面临硬件性能强大应用领域匮乏的问题,科研机构、高校和企业用户存在超级计算机应用成本过高、软件开发滞后、设备利用率低等问题。面对中国超级计算机的应用不足问题,一些国内服务器主导厂商的努力转变,在2009年浪潮发布“倚天”桌面超级计算机,借助CPU-GPU协同计算加速架构,单机计算能力最高可达每秒4万亿次,真正实现了将超级计算机从庞大的机房和计算中心转移到了用户的桌面。

    浪潮还与ISC联合举办“首届中国大学生超级计算机竞赛暨ISC12国际大学生超级计算机竞赛中国区选拔赛”,比赛将使用一项基准性能测试(Linpack测试)和四项应用测试(CPMD、CP2K、Openfoam、Nemo)重点考察参赛队组建的超级计算机的综合性能,具有明显的应用导向,是对参赛队伍超级计算机应用能力的全面考察。大赛主办方浪潮集团也强调,比赛将会成为一个权威、专业、公平的超算应用领域的竞赛和交流平台,推动中国超算的应用研究和人才培养。

    单纯的追求超算TOP排行榜位置的“冷战”已成过去,让应用引领计算的时代已然来临。Linpack标准的创始人Jack Dongarra对外表示:这套完全以纵向数值比拼的标准已经过时,而全新的HPCG PDF Link测试平台将会关联主流应用程序中的计算和数据访问模式。应该说Dongarra的观点代表了超算应用的前沿,一场全世界范围内用于横向应用的超级变革早已展开,而在中国更有曙光公司等超算领导者在云计算、大数据领域勇于实践,将创新技术与应用完美结合。应用程序对更复杂计算的需求已变得原来越普遍,这些计算要求有高带宽和低延时的环境,并且需要通过不规则模式访问数据,超级计算机的衡量基准需要经常更新,以保证其能够正确反映出计算机使用方式的变化。

    发展现状/超级计算机 编辑

    技术创新

    美国劳伦斯·利弗莫尔(Lawrence Livermore )国家实验室内,由IBM设计的蓝色基因/L在测试中以每秒 136.8兆的计算速度记录一个高峰值之后恢复了最高点。IBM称,在一次完整的过程中, 系统应该有两倍的动力,即峰值表现超过360 teraflops。

    来自德国和美国的研究人员,每年两次颁布动力最为强大的500个计算机的名单。最近的名单出现在德国海德堡举行的国际超级计算机会议上。这些高端计算机都是由各种奇特的制造方法完成,而不是由标准成分组成的。尽管这样,计算机也可以达到一个极高的速度。

    过去两年,多数接近最高的500个名单的计算机是由普通的电脑硬盘连同新奇的软件组成。但是现在情况不同了,一些系统开始决定这些排名。举例来说,冠军蓝色基因/L, 是经过特殊设计的系统,同时合并了空前的 65,536 个人处理器,再加之可升级的模版设计。此系统不但比传统的系统更有动力而且也比较紧凑避免了供电不足。IBM 的汤姆斯J 沃森研究中心设计的被称为BGW的蓝色基因机器是本次500名单中的第二名,这进一步说明了此设计理念的正确性。这一系统与蓝色基因/L的模组设计一样,只是有较小的处理器并且只可以记录 91.2 teraflops 峰值处理动力。

    中国国家863软件专业孵化器(昆明)基地积极加强与由美国国家工程院院士、美国艺术与科学院院士、世界超级涡轮式刀片计算机之父博士陈世卿领衔的超级计算核心技术和科学家团队的合作,计划引进其拥有完全自主知识产权的具有世界领先技术的超级计算机以及相关行业领域的解决方案,利用超级计算机强大的科学计算、事务处理和信息服务能力,借助其提供信息服务的强大引擎或平台,整合资源,协同作业,解决污染整治对算法、方程、建模、模拟等复杂计算的需求。

    亿亿级

    美国国防部高级研究计划局(Darpa)正在紧锣密鼓地研制亿亿级(exascale,10的16次方)超级计算机,该 计算机每秒能够进行亿亿次(exaflop)浮点运算,其运行速度将是目前世界上运算速度最快的计算机Jaguar(美洲豹)的1000倍左右。 Darpa在声明中指出,该研究计划的最终目标是“让计算机彻底改头换面”。

    BBC报道,目前,美国能源部橡树岭国家实验室的超级计算机Jaguar的运算速度为每秒1.75千兆次(petaflop,1千兆次即每秒进行10的15次方次浮点运算)。

    Darpa已经授权英特尔公司、英伟达公司、麻省理工学院桑迪亚国家实验室等携手打造该超级计算机,Darpa预计原型机将于2018年研制成功。

    Darpa表示,新超级计算机主要用于分析军事设备和传感器产生的海量数据。新研究项目名为“普适高性能计算(UHPC)”,旨在冲破摩尔定律的藩篱。

    另据英特尔公司的网站报道,英特尔将联合法国研究机构,建立欧洲Exascale研发中心,共同研发exaflop级别的超级计算机。

    早在2006年,日本文部科学省就开始致力研制新一代超级计算机,希望于2012年率先研制出亿亿级超级计算机,预定的研发费用为1230亿日元。

    让超级计算机的运算速度达到每秒亿亿次不仅仅是计算机发展史上的一个里程碑,它也将让很多学科跃上新的高度;让科学家和医生更好地理解海量数据;让科学家研 发出新的技术来使云计算达到一定的规模,使庞大的分布式计算机能够模拟现实;帮助研究人员创建三维立体可视图像而非视频游戏来运行无穷无尽的假定推测情 景,以此增加细节的精确度,正如电影《星际迷航系列》中的“全息甲板”等。

    亿亿级超级计算机系统也将在高清晰气候模型的设计和制造、生物能源产品的研制、智能栅格的研发以及熔解能源的设计等方面大显身手。

    降低能耗和改进软件设计是关键

    亿亿级超级计算机的能耗成为研究人员关注的焦点,IBM公司深度计算部门的副总裁戴夫·特瑞克在超级计算机大会上表示,Jaguar超级计算机耗能7兆瓦。 一台只配置中央处理器处理核心的亿亿级超级计算机耗能约20亿瓦特,相当于一个中等规模的原子能核工厂的耗能,降低能耗将成为研究人员考虑的要点。

    据 BBC报道,美国军方授权研制新一代超级计算机的厂商也需要研制出一种全新的节能芯片,以减少超级计算机的能耗,也有公司考虑使用将加速器与中央处理器相 结合的混合方式来达到降低能耗的目的。布兰德强调说,使用加速器是实现亿亿级计算机可行性战略的关键所在,应用软件可以利用加速器来首先迈进亿亿级计算的 “大门”。另外,有专家认为,亿亿级超级计算机系统的核心处理器的数量大概在1000万到1亿个之间。特瑞克强调说,运行这么多核心的系统有可能频繁出现故障,必须采取更加灵活有效的方式来重新设计解决这些问题的应用工具。

    美国军方正在着力研发全新的计算架构和编程模式,解决传统计算架构遭遇的能源使用问题和计算扩展限制问题。Darpa指出,新超级计算机系统比现有系统“能效高100倍至1000倍,而且性能更高,并且相应的软件编程也比现有的超级计算机系统更容易”。

    也有研究人员提出,让超级计算机的设计尽可能简单是关键,目前的很多超级计算机设计都很简单,比如,IBM公司的“红杉”超级计算机的大小只有一个上网本的一半,而且也没有暴露在外面的电线。

    美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室先进技术部门助理副主管马克·西格也强调说,设计简洁是关键,亿亿级超级计算机的部件可能比目前的超级计算机要少,IBM公司 的蓝色基因L超级计算机(Blue Gene/L)嵌制了动态随机存储器、电压调控模组以及千兆位以太网,但是,其设计也非常简洁。

    新一代超级计算机的成本可能非常高,目前的超级计算机的成本高达1亿美元,即使exascale级超级计算机能够进行工业化的生产,其成本可能为10亿美元左右,这可是一笔巨大的投资。

    2016年7月26日,从我国首台千万亿次超级计算机“天河一号”所在的国家超算天津中心获悉,由该中心同国防科技大学联合开展的我国新一代百亿亿次超级计算机样机研制工作已经启动。在样机破解关键技术基础上,下一阶段将开展具体超算研发,届时它将成为国内自主化率最高的超算。[3]

    π系统/超级计算机 编辑

    超级计算机“π”系统23日在上海交通大学上线运行,将支持俗称“人造太阳”的惯性约束核聚变项目等高端科研工程。

    据介绍,“π”系统峰值性能达到263万亿次,位列最新全球TOP500榜单第158名。该系统由浪潮公司设计构建,该系统上线将重点支持上海交通大学的教学科研,将成为“IFSA惯性约束聚变科学与应用协同创新中心”的超算核心支持平台。[4]     

    中国排名/超级计算机 编辑

    2011年中国高性能计算机性能排行榜
    序号
    研制厂商/单位
    型号
    CPU核数
    Linpack值(Gflops)
    峰值(Gflops)
    效率
    1
    国防科大
    天河2号A/7168x2 Intel Hexa Core Xeon X5670 2.93GHz + 7168 Nvidia Tesla M2050@1.15GHz+2048 Hex Core FT-1000@1GHz/私有高速网络80Gbps
    202752
    2566000.00
    4701000.00
    0.546
    2
    国家并行计算机工程技术研究中心
    神威蓝光/8575x16 Core 申威1600@975MHz/QDR Infiniband
    137200
    795900.00
    1070160.00
    0.744
    3
    国防科大
    天河一号A-HN/2048x2 Intel Hexa Core Xeon X5670 2.93GHz + 2048 Nvidia Tesla M2050@1.15GHz/私有高速网络80Gbps
    53248
    771700.00
    1343200.00
    0.575
    4曙光曙光星云/ Dawning TC3600 Blade/2560x (2 Intel Hexa Core X5650 + Nvidia Tesla C2050 GPU)/QDR Infiniband52416749200.001296320.260.578
    5
    IBM
    xSeries x3650M3/Intel Xeon X56xx 2.53 GHz/Giga-E
    113040
    636985.00
    1143965.00
    0.557
    6
    中科院过程所
    Mole-8.5 Cluster/320x2 Intel QC Xeon E5520 2.26 Ghz + 320x6 Nvidia Tesla C2050/QDR Infiniband
    33120
    496500.00
    1138440.00
    0.436
    7
    曙光
    曙光星云/Dawning TC3600 Blade/3040 x 2 Intel Hexa Core X5650/QDR Infiniband
    36480
    342300.00
    389168.64
    0.880
    8
    IBM
    xSeries x3650M3/Intel Xeon X56xx 2.93 GHz/Giga-E
    36336
    204754.40
    425856.00
    0.481
    9IBMxSeries x3650M2 Cluster/Intel Xeon QC E55xx 2.53 GHz/Giga-E34688196228.00351044.00
    0.559
    10曙光魔方/曙光5000A/1920x4 AMD QC Barcelona 1.9GHz/DDR Infiniband/WCCS+Linux30720180600.00233472.00
    0.774

    全球排名/超级计算机 编辑

    2009年

    据美国《新科学家》网站报道,随着科学技术的迅猛发展,计算机的运行速度也越来越快,大型超级计算机不断问世。国际TOP500组织是发布全球已安装的超级计算机系统排名的权威机构,他们以超级计算机基准程序Linpack测试值为序进行排名,每年发布两期全球超级计算机500强排行榜。在11月份刚刚出炉的排行榜上,美国的“美洲豹”荣登榜首宝座,中国的“天河一号”名列第五位。

    1. 美洲豹

    “美洲豹”超级计算机系统隶属于美国能源部,坐落于美国橡树岭国家实验室。在本期排行榜上,它以每秒1.8千万亿次的运算速度超越“走鹃”而名列榜首,它的运算速度比“走鹃”快大约70%。“美洲豹”是一台民用计算机,将主要用于模拟气候变化、能源产生以及其他基础科学的研究。

    2. 走鹃

    自2008年6月起到本期排行榜出炉之前,“走鹃”一直稳居TOP500排行榜榜首位置,它也是世界上第一台打破每秒千万亿次运算速度的超级计算机。“走鹃”位于美国新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯国家实验室,它也是一种IBM系统计算机,每秒运算速度可达1042万亿次。它采用了一系列专门针对游戏和商业的技术,包括用于索尼“游戏站3”的九核Cell处理器和AMD双核皓龙处理器。因此,“走鹃”是全球第一台采用Cell处理器的混合式超级计算机。“走鹃”系统主要用于对美国核武器进行复杂而秘密的评估。

    3. 海妖

    “海妖”超级计算机由美国田纳西大学国家计算科学研究院所研制。“海妖”系统中拥有10万个AMD双核皓龙处理器,运算速度为每秒831万亿次,它主要用于一些高端服务器或工作站中。“海妖”也是世界上由学术机构所拥有的运算速度最快的计算机。

    4. 尤金

    “尤金”是欧洲运算速度最快的巨型计算机,曾经也名列全球排行榜第二名。它是由德国尤利希超级计算机中心所研制,采用的是IBM蓝色基因/P型机设计方案,使用许多小型、低能耗的芯片。该方案中,每一个独立处理器的最大运行速度为850兆赫,甚至比普通家用电脑的处理速度都还要慢。但是,“尤金”巨型机总共拥有292000个处理器芯片,如此多的芯片使得它的整体运算速度高达每秒825万亿次。科学家们正在对其进行升级。

    5. 天河一号

    “天河一号”是首次进入全球超级计算机500强排行榜。它是中国首台千万亿次超级计算机系统,其系统峰值性能为每秒1206万亿次双精度浮点运算,Linpack测试值达到每秒563.1万亿次。“天河一号”是由天津滨海新区和国防科技大学共同建设的国家超级计算机天津中心所研制,它的运算速度是中国此前最快的超级计算机的四倍多。在“天河一号”中,共有6144个Intel处理器和5120个AMD图像处理单元(相当于普通电脑中的图像显示卡)。“天河一号”将广泛应用于航天、勘探、气象、金融等众多领域,为国内外提供超级计算服务。

    超级计算机是世界高新技术领域的战略制高点,是体现科技竞争力和综合国力的重要标志。各大国均将其视为国家科技创新的重要基础设施,投入巨资进行研制开发。

    2010年6月

    Top1 美洲豹美国橡树岭国家实验室

    Top2曙光星云深圳国家超级计算机中心

    Top3走鹃洛斯阿拉莫斯国家实验室

    Top4 海妖美国田纳西大学国家计算科学研究院

    Top5尤金德国尤利希超级计算机中心所

    Top6 Pleiades超级计算机先进超级计算设备的艾姆斯研究中心

    Top7 天河天津国家超级计算机中心

    2010年10月

    天津的天河-1A已经安装完毕,速度全球第一,比第二名的美国国家实验室的计算机快30%,速度达到每秒2.5千万亿次运算。
    全球高性能计算机TOP500排行榜官方网站5月31日发布了最新的“500强”名单,中国首台实测性能超过千万亿次的高性能计算机“星云”跻身世界超级计算机第二位。

    超级计算机名称 开发公司/院校 所在机构 运算速度(最大) 运转速度(峰值)

    走鹃(Roadrunner) IBM 美国洛斯阿拉莫斯国家实验室 1105 Tflops 1456.7Tflops

    美洲虎(Jaguar) Cray 美国橡树岭国家实验室 1.059 Tflops 1381.4Tflops

    尤金(JuGene) IBM 德国尤里希研究中心 825.5 Tflops 1002.7Tflops

    昴星(Pleiades) SGI 美宇航局埃姆斯研究中心 487.01Tflops 608.83Tflops

    蓝色基因L(BlueGene/L) IBM 美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室 478.2 Tflops 596.38Tflops

    北海巨妖 XT5(Kraken XT5) Cray 美国国际计算科学研究院 463.30Tflops 607.20Tflops

    蓝色基因 P(BlueGene/P) IBM 美国阿贡国家实验室 458.61 Tflops 557.06Tflops

    巡游者(Ranger) Sun 美国德克萨斯高级计算中心 433Tflops 579Tflops

    蓝色基因 Blue GENES DOE/NNSA/LLNL 415Tflops 501Tflops

    尤罗帕(JUROPA) Sun 德国尤里希研究中心 274Tlops 308Tflops

    2013年11月

    第一名:天河二号。2013年11月发布的超算名单上,中国国防科技大学研制的天河二号超级计算机,以每秒33.86千万亿次的浮点运算速度夺得头筹,继续成为全球最快的超级计算机,比第二名Titan快近一倍。继2010年11月天河-1A计算机问鼎以来,天河二号是多次夺得全球超级计算机第一名。天河二号有16000个节点,每个节点部署了两个英特尔Xeon IvyBridge及三个Xeon Phi处理器,计算核心总数达3120000个。天河二号年底将部署在中国广州国家超级计算机中心当中。

    第二名:泰坦(Titan)。位于美国能源部(DOE)橡树岭国家实验室中的Titan从冠军宝座退至第二。Titan搭载Cray公司的XK7系统,使用560640个AMD皓龙处理器核心和261632个英伟达K20x加速器,Titan的运行速度为17.59千万亿次/秒。Titan是最节电的超级计算机,耗电8.21兆瓦,性能为2143 Mflops/W。

    第三名:红杉(Sequoia)。搭载IBM的BlueGene/ Q系统的Sequoia安装在美国能源部劳伦斯·利弗莫尔国家实验室,排名第三,下降了一个名次。Sequoia最早于2011年交付使用,取得了每秒17.17千万亿次运行速度,该超级计算机使用了1572864颗核心。Sequoia的节能也很不错,耗电为7.84兆瓦,性能为2031.6 MFLOPS/W。

    第四名:K超级计算机。富士通K计算机安装为日本神户化学研究所高级计算科学研究院(AICS),排名第四,基准测试速度为10.51 Pflop / 每秒,使用了705024颗SPARC64处理核心,运算速度为10.51千万亿次/秒。

    第五名:米拉(Mira)。美国能源部阿尔贡国家实验室的Mira采用了第二代BlueGene/Q架构。每秒8.59千万亿次的运行速度,塞入的核心数量比排名第七的Juqueen要多得多:准确地说是786432个,因而性能几乎翻番。

    第六名:Piz Daint。瑞士国家超级计算中心(CSCS)的Piz Daint运算速度达到6.27千万亿次/秒,性能位居第六名。

    第七名:Stampede。德克萨斯大学德克萨斯高级计算中心的升级版Stampede运算速度达到5.17千万亿次/秒,性能位居第七名。

    第八名:Juqueen。超级计算机Juqueen位于德国于利希,同时也是于利希研究所与IBM共同研制的欧洲最快的超级计算机 。Juqueen搭载了IBM的BlueGene/Q系统,总共拥有393216个计算内核,功耗为1970KW。它在Linpack测试时处理能力可达每秒5.01千万亿次浮点运算。

    第九名:Vulcan。美国的“Vulcan”在Linpack基准测试运算速度达到4.29千万亿次/秒(petaflop/s),位居第八。

    第十名:SuperMUC。作为Top500榜单上的一个常客,IBM系统实验室当中的SuperMUC位于德国慕尼黑附近的莱布尼兹超级计算中心。它搭载147456个英特尔Sandy Bridge处理器,处理能力达到了每秒2.90千万亿次浮点运算。

    过往排名

    2008年11月,IBM的Roadrunner成为当时最快的超级计算机,运算能力为1.105PFlops。

    2008年11月16日,美国Cray超级计算机公司推出Jaguar系列,运算能力为1.059PFlops,采用45376颗四核心的Opteron处理器,362TB的存储器,传输总带宽284GB/Sec,硬盘容量10,750TB,内部的数据总线带宽532TB/Sec。这台电脑将放置在美国的国家高速电脑中心,并开放给各界有需要的团体申请使用。

    2009年10月,中国研制的第一台千万亿次超级计算机在湖南长沙亮相,这台名为天河一号的计算机位居同日公布的中国超级计算机前100强之首,也使中国成为继美国之后世界上第二个能够研制千万亿次超级计算机的国家。全系统峰值性能为每秒1.206PFlops。

    2007年11月,IBM的Blue Gene/L,运算能力为478.2 TFlops,安装了32768个处理器。它是PowerPC架构的修改版本,正式运作版本被推出到很多地点,包括罗兰士利物摩亚国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory)。在Blue Gene/L之前,最快的超级计算机是日本电气株式会社在横滨地球科学学院的地球模拟器。它由640个特别设计的8阶矢量处理器根据NEC SX-6架构所组成的丛集,使用UNIX的修改版本。在地球模拟器之前,最快的超级计算机是美国加州罗兰士利物摩亚国家实验室的ASCI White,它的冠军位置维持了2.5年。

    截止到2012年6月,目前世界上运算速度最快的超级计算机是,由IBM为美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室研发的Sequoia,它每秒能完成1.6亿亿次运算。

    时间线

    年份
    超级计算机
    FLOPS(实测性能)
    地点
    1942年
    Atanasoff–Berry Computer (ABC)
    30 OPS
    美国衣阿华州立大学
    1943年
    TRE Heath Robinson
    200 OPS
    英国帕雷屈里庄园
    1944年
    FlowersColossus
    5 kOPS
    英国Dollis Hill Post Office Research Station
    1946年
    UPennENIAC
    100 kOPS
    美国马里兰州战争部阿伯丁试基地
    1954年
    IBMNORC
    67 kOPS
    美国维珍妮亚州海军试验基地
    1956年
    MITTX-0
    83 kOPS
    美国麻省理工大学
    1958年
    IBMAN/FSQ-7
    400 kOPS
    美国空军23号基地
    1960年
    UNIVACLARC
    250 kFLOPS
    美国加州罗兰士利物摩亚国家实验室
    1961年
    IBM 7030 "Stretch"
    1.2 MFLOPS
    美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室
    1964年
    CDC 6600
    3 MFLOPS
    美国加州罗兰士利物摩亚国家实验室
    1969年
    36 MFLOPS
    1974年
    CDC STAR-100
    100 MFLOPS
    1975年
    BurroughsILLIAC IV
    150 MFLOPS
    美国加州NASA恩斯研究中心
    1976年
    Cray-1
    250 MFLOPS
    美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室
    1981年
    CDC Cyber 205
    400 MFLOPS
    (世界很多地方)
    1983年
    Cray X-MP/4
    941 MFLOPS
    美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室,波音公司
    1984年
    M-13
    2.4 GFLOPS
    苏联莫斯科计算机科学研究学院
    1985年
    Cray-2/8
    3.9 GFLOPS
    美国加州罗兰士利物摩亚国家实验室
    1989年
    ETA10-G/8
    10.3 GFLOPS
    美国佛罗里达大学
    1990年
    NECSX-3/44R
    23.2 GFLOPS
    日本府中市NEC府中厂
    1993年
    Thinking MachinesCM-5/1024
    65.5 GFLOPS
    美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室;美国国家安全局
    FujitsuNumerical Wind Tunnel
    124.50 GFLOPS
    日本国家宇航实验室
    IntelParagonXP/S 140
    143.40 GFLOPS
    美国山迪亚国家实验室
    1994年
    FujitsuNumerical Wind Tunnel
    170.40 GFLOPS
    日本国家宇航实验室
    1996年
    HitachiSR2201/1024
    220.4 GFLOPS
    日本东京大学
    Hitachi/TsukubaCP-PACS/2048
    368.2 GFLOPS
    日本筑波市筑波大学电算物理中心
    1997年
    IntelASCI Red/9152
    1.338 TFLOPS
    美国山迪亚国家实验室
    1999年
    IntelASCI Red/9632
    2.3796 TFLOPS
    2000年
    7.226 TFLOPS
    美国加州罗兰士利物摩亚国家实验室
    2002年
    35.86 TFLOPS
    日本地球模拟器中心
    2004年
    IBMBlue Gene/L
    70.72 TFLOPS
    美国能源部/IBM
    2005年
    IBMBlue Gene/L
    136.8 TFLOPS
    美国能源部/NNSA/LLNL
    2007年
    IBMBlue Gene/L
    478.2 TFLOPS
    美国能源部/NNSA/LLNL
    2008年
    IBMRoadrunner
    1.026 PFLOPS
    美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室
    2009年
    CrayXT5
    2.331 PFLOPS
    美国橡树岭国家实验室
    2010年
    天河一号(TH-1)
    2.507 PFLOPS
    2011年
    8.160PFLOPS
    富士通/日本理化研究所
    2012年
    泰坦
    17.59 PFLOPS
    克雷公司
    2013年天河二号(TH-2)33.86 PFLOPS中国国防科学技术大学研制

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    [1]^引用日期:2019-01-10
    [2]^引用日期:2019-01-10
    [3]^引用日期:2019-01-10
    [4]^引用日期:2019-01-10
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    计算机超级计算机

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