近日，在德国法兰克福举行的国际超级计算大会上，2021年第57版正式公布。在TOP500排名中，日本理化学研究所和富士通联合开发的超级计算机Fugaku再次夺冠。第二和第三名是美国超级计算机，中国神威太湖之光超级计算机排名第4，天河2A排名第6。与2020年11月发布的第56版相比，Top10排名变化不大，只有一个新的入围者，那就是来自新能源部劳伦斯伯克利国家实验室的Perlmutter system。基于HPECRAY 沙斯塔由GPU加速器和CPU节点组成的平台和异构系统，这台超级计算机实现了64.6 Pflop/s，在新的排名中位列第五。虽然前十榜单变化不大，但从整体排名来看，还是可以发现一些重要的趋势。首先，使用AMD处理器的超级计算机数量大幅增加。比如刚刚入选TOP10榜单的佩尔穆特就是在用的AMD EPYC 7763处理器，排名第六的塞勒涅也是用的AMD EPYC 7742。
另一方面，近年来，异构计算在超级计算机中的应用越来越多，大多采用基于X86的NVIDIA GPU或Intel Xeon Phi作为协处理器。在今年在美国500强中，共有145个系统采用了加速器/协处理器技术，比第56版的147个有所下降。使用英伟达Volta芯片的系统有96个，使用英伟达Ampere芯片的有26个，使用英伟达Pascal系统的有9个。英特尔处理器在超级计算机中的份额仍然最高，为86.2%，但低于第56版的91.8%。此外，榜单中有49款系统使用AMD处理器，高于之前的4.2%。
TOP500排名是世界上已知的最强大的计算机系统的排名。该计划始于1993年，最新的超级计算机排名表每年公布两次。第一个年度排名是在6月的国际超级计算机大会上公布的，而第二个排名是在11月的超级计算机大会上公布的。TOP500的排名表是由德国曼海姆大学的Hans Meuer、诺克斯维尔田纳西大学的Jack Dongarra和美国劳伦斯伯克利国家实验室的Erich Strohmaier和Horst Simon共同编制的。
图：不同国家和地区的超级计算机数量和计算能力
让让我们来看看这些超级计算机：
Fugaku是日本理化学研究所和富士通联合开发的超级计算机，是北京的后继机型。2014年开始研发，2021年正式启用。傅被部署在兵库县神户市中区港湾人工岛上的理化学研究所的计算科学研究中心。它的计算能力是北京的100到120倍，功耗是30 MW到40 MW，而北京是12.7 MW。实际上，富悦是富士山的别称。岳是天下的第一台ARM架构超级计算机，它使用富士通 48核A64FX SoC，不同于以往超级计算机多采用的Intel或AMD的主流平台x86、x64。岳拥有7，630，848个核，在HPL标准下的计算能力为442 flop/s，比排名第二的美国Summit超级计算机高出3倍。恐怖的是它的峰值性能可以达到1 exa flops(1000 petaFLOPS)。此外，它在Linpack中取得了不错的成绩，在新的HPL-AI基准测试中也取得了2 exaFLOPS的好成绩。2020年6月23日，富越正式认证，以415 PFLOPS的运算速度成为TOP500超级计算机。之后，同年11月17日公布的500强榜单成功问鼎第一。现在他又夺冠了。
峰会超级计算机峰会超级计算机(中文翻译peak，或peak)，实验室代码OLCF-4"是IBM为美国能源部下属的橡树岭国家实验室开发和制造的超级计算机。该单元于2018年6月8日完成，理论运算可达200 PFLOPS(浮点运算速度为每秒20亿次)，超过峰值运算性能125 PFLOPS。2018年6月25日，神威太湖之光被TOP500正式认证为世界上最快的超级计算机。然后被富悦超越了。但它仍然是美国最快的超级计算机。峰会在HPL基准测试中的性能为148.8 Pflop/s，排名世界第二。Summit有4356个节点，每个节点都使用类似Titan 它由两个Power9 CPU(每个CPU有22个核心)和六个NVIDIA Tesla V100 GPU组成。这些节点通过Mellanox双轨EDR InfiniBand网络连接在一起。
Sierra超级计算机Sierra，代号ATS-2，是IBM为美国能源部下属的劳伦斯利弗莫尔国家实验室建造的超级计算机。它由美国国家核安全局管理，也是第二个高级技术系统机构的(ATS)。这个单位使用几乎相同的架构作为橡树岭国家实验室峰。塞拉计算节点为IBM Witherspoon S922LC OpenPOWER主机，每台主机配备IBM POWER9 CPU和NVIDIA Tesla V100计算加速卡，CPU和加速卡通过NVLink连接，每台CPU配备两张计算加速卡，但原计划是每台CPU配备三张计算加速卡。节点间的连接采用EDR InfiniBand。
双威太湖之光超级计算机(Sunway TaihuLight Supercomputer)是由国家并行计算机工程技术中心研制的超级计算机，安装在国家超级计算无锡中心。它配备了40，960 神威26010 中国自主研发的众核处理器。众核处理器采用64位独立神威指令系统，峰值性能12.54北京次/秒，持续性能9.5%。(1个北京是1亿)神威太湖之光超级计算机由40个计算机柜和8个网络机柜组成。每个计算机柜比家用双门冰箱略大。当柜门打开时，由32个计算插件组成的4个超级节点分布在其中。每个插件由四个操作节点板组成，一个操作节点板包含两个神威26010 高性能处理器。一个机柜有1024个处理器，整个神威太湖之光拥有40960个处理器。每颗处理器260核，主板设计两个节点，每颗CPU固化的板载内存为32GB DDR3-2133。2020年7月，中科大在太湖神威之光。
天河二号超级计算机天河二号(简称TH-2)是国防科技大学研制的一组异构超级计算机，是天河一号超级计算机的继承者。天河二号的组装和测试由国防科技大学和浪潮集团承担。2013年底，入驻位于广东省广州市中山大学东校区的国家超算广州中心，并验收。2013年底投入使用后，对外开放接受计算项目，应用于实验、科研、教育、工业等领域。天河二号耗资1亿美元，整个系统占地720平方米。它是2013年6月至2016年6月世界上最快的超级计算机。目前天河二号由国防科技大学和中山大学共同使用和维护。天河二号处理器为英特尔至强E5-2692v2 12核处理器，基于英特尔Ivy Bridge微架构(Ivy Bridge-EX core)，采用22nm工艺，峰值性能为0.2112TFLOPS，计算加速采用基于英特尔集成众核架构的至强PHI311p协处理器，运行时钟频率为1.1GHz，57个x86核心(实际有61个核心，因为所有核心激活时计算周期冲突，所以先覆盖4个x86核心)。通过特殊的超线程技术，每个x86内核可以运行四个线程，从而实现1.003TFLOPS的峰值性能。然而，根据美国商务部美国限制中国超级计算机购买美国设备，中国在2017年开始使用自主研发的Matrix-2000而不是Xeon Phi作为协处理器的升级计划。
结论在TOP500榜单中，虽然中国的超级计算机绝对数量仍然遥遥领先，但已经从上次的212台变成了现在的186台，而相应的，美国的超级计算机数量也从上次的113台增加到了现在的123台。不清楚是不是芯片供应问题造成的负面影响。然而，在综合性能指数方面，来自美国的超级计算机仍然处于领先地位。目前功率终于达到了856.8Pflop/s，而我国是445.3pflop/s。
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