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美國重奪全球超算霸主,,總算力56%來自GPU

2018-07-02
關鍵詞: 全球超算 GPU

  TOP500是針對全球已知最強大的計算機系統(tǒng)做出排名與詳細介紹的項目,。此項目始于1993年,今年已經是第25年,。TOP500每年公布兩次最新的超級計算機排名,,一次是在6月份的國際超級計算機大會(ISC),第二次則是在11月份的全球超級計算大會(SC),。

  近日舉行的ISC會議上,,最新一期Top500榜單公布了。這次,,榜單頂部的排名變化較大,,美國Summit超級計算機摘得桂冠,兩個新系統(tǒng)進入前5,。這是自2012年11月以來,,美國第一次宣布全球最強大超級計算機,重奪超算霸主地位,。

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  Summit超級計算機,。來源:橡樹嶺國家實驗室

  由IBM總包設計建設,目前在美國能源部(DOE)的橡樹嶺國家實驗室(ORNL)運行的Summit超級計算機,,在作為TOP500榜單基準的高性能Linpack(HPL)基準測試中以122.3 petaflops(每秒12.23億億次)的性能問鼎榜首,。Summit超算有4356個節(jié)點,每個節(jié)點配備2顆22核的Power9 CPU和6顆NVIDIA Tesla V100 GPU,。節(jié)點與Mellanox雙軌EDR InfiniBand網絡連接在一起,。

  Summit的Linpack測試的理論峰值性能是187.7 petaflops。在Linpack測試中,,Summit超算提供122.3 petaflops的性能,,計算效率達到65.2% ——這對新機器來說并不差,而且顯然會隨著時間的推移而改善,。

  排名第二的是中國的神威·太湖之光,,由國家并行計算機工程技術研究中心(NRCPC)開發(fā),安裝在國家超級計算無錫中心。該系統(tǒng)在過去兩年里一直名列榜首,,自2016年6月上線以來,,它的HPL成績一直保持不變,為93 petaflops,。神威·太湖之光在Linpack性能測試中的計算效率達到74.2%,,達到93 petaflops的性能的功耗為15.37百萬瓦(megawatts),而Summit系統(tǒng)達到122.3 petaflops性能的功耗僅8.81百萬瓦,。

  美國能源部勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的新系統(tǒng)Sierra排名第三,,它的HPL性能是71.6 petaflops。同樣由IBM打造的Sierra超算的架構與Summit非常相似,,有4320個節(jié)點,,每個節(jié)點均由兩顆Power9 CPU和四顆NVIDIA Tesla V100 GPU驅動,并使用相同的Mellanox EDR InfiniBand作為系統(tǒng)互連,。

  天河二號盡管經過了一次重大升級,,用定制的Matrix-2000協(xié)處理器取代了5年前的Xeon Phi加速器,但它還是下降了兩名,,由6個月前的第二名變成第四名,。天河二號的新硬件將其HPL性能從33.9 petaflops提高到61.4 petaflops,同時將功耗略微提高了約4%,。天河二號由中國國防科技大學(NUDT)開發(fā),,部署在國家超級計算廣州中心。

  AI Bridging Cloud Infrastructure (ABCI)是排名第五的系統(tǒng),,由日本富士通公司制造,,它的HPL性能達到19.9 petaflops。ABCI由20核的Xeon Gold處理器和NVIDIA Tesla V100 GPU驅動,,安裝在日本國家先進工業(yè)科學技術研究所(AIST),。

  瑞士的Piz Daint (19.6 petaflops)、美國的Titan (17.6 petaflops),、美國的Sequoia (17.2 petaflops),、美國的Trinity (14.1 petaflops),和美國的 Cori (14.0 petaflops) 分別排第6位至第10位,。

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  TOP500的前10名

  TOP500榜單中國超算數量超過美國

  接下來我們看看TOP500的一些關鍵概況。

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  盡管美國在榜單上的排名靠前,,但目前美國在榜單上的系統(tǒng)只有124套,,創(chuàng)歷史新低。就在6個月前,,美國在榜單上的系統(tǒng)還有145套,。與此同時,中國進入榜單的系統(tǒng)達到206套,,占比41%,,6個月前是202套,。接著是日本,有36套系統(tǒng),,英國22套,,德國21套,法國18套,。這些數字與上次的榜單基本相同,。

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  國家超算數量年度變化

  不過,主要歸功于Summit和Sierra,,美國在性能方面從中國手中奪回了領先地位,。目前,美國的系統(tǒng)占TOP500系統(tǒng)性能總和的38.2%,,中國排在第二位,,占29.1%。

  今年是第一次TOP500榜單的所有500套系統(tǒng)的總性能超過百億億次級別(exaflop),,確切地說,,已經達到1.22 exaflops。這比去年11月時的 845 petaflops 要高,。其中,,有273套系統(tǒng)的HPL性能超過1 petaflops,而上次的榜單超過只有181套系統(tǒng)性能超過1 petaflops,。

  CPU架構Intel Xeon占主導地位,,56%的計算來自GPU

  就處理器架構而言,Intel Xeon在CPU架構方面占據主導地位,。

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  未來幾年,,IBM和AMD可能會分別憑借Power和Epyc處理器迎來復興,而Arm服務器芯片也將從中分得一杯羹,。但即便如此,,Intel Xeon仍將繼續(xù)在CPU方面占據主導地位。

  在加速器方面,,TOP500系統(tǒng)中有110個使用加速器,,相比2017年11月時的101個加速系統(tǒng)略有增加。TOP500超算的總體性能有一半來自某種形式的加速系統(tǒng),。這些使用加速器的系統(tǒng)中有96個使用NVIDIA GPU,,其中前10名就有5個:Summit,Sierra,,ABCI,,Piz Daint和Titan。此外,使用加速器的系統(tǒng)中有7個配備了Xeon Phi協(xié)處理器,,而PEZY加速器被用在4個系統(tǒng)中,。另外20個系統(tǒng)使用Xeon Phi作為主處理器。

  TOP500的幾乎所有超級計算機(97.8%)都由擁有8個或更多內核的主處理器驅動,,超過一半(53.2%)的主處理器有超過16個內核,。

  10G或更快的以太網在247個系統(tǒng)中被使用,比6個月前榜單的228個多,。此外,,139個系統(tǒng)使用InfiniBand,比上次榜單的163個少,。有38個系統(tǒng)使用英特爾的Omni-Path技術,,上次的榜單是35個。

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  TOP500榜單中,,56%的計算來自GPU,。越來越多的廠商開始談論“人工智能超級計算機”(AI supercomputers),因為可以加速傳統(tǒng)HPC工作負載的CPU-GPU混合架構也可以用于機器學習訓練,。

  自1993年以來,,TOP500的總性能、排名第一以及排名500的超算性能變化如下圖所示:

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  另一個變化是,,榜單中學術,、機密和研究類型的超算有所減少,而用于工業(yè)的超算比例增加了:

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  以下是按系統(tǒng)份額的廠商排名,,聯(lián)系有122套系統(tǒng)上榜,,占23.8%,其次是HPE,15.8%(79套系統(tǒng)),,浪潮,,13.6%(68套系統(tǒng)),Cray, 11.2%(56套系統(tǒng)),,曙光, 11%(55套系統(tǒng)),。

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  盡管IBM擁有前三名超級計算機中的兩款:Summit和Sierra,但它在整個榜單中只有19套系統(tǒng),。然而,,由于這兩臺機器,IBM貢獻了TOP500總性能的19.9%,。接著是Cray,,性能份額為16.5%,聯(lián)想為12.0%,,HPE為9.9%。

  Green500榜單

  最后,我們看一下Green500的榜單,。Green500中排名前三的超算都來自日本,,它們基于ZettaScaler-2.2架構,使用PEZY-SC2加速器,。而前10名中的其他系統(tǒng)都使用NVIDIA GPU,。

  最高能效的超級計算機仍然日本理研的Shoubu(菖蒲) system B,能效為18.4 gigaflops/watt,,在TOP500榜單中排名第362位,。

  能效排名第二的是位於日本高能加速器研究組織/KEK的Suiren2系統(tǒng),達到16.8 gigaflops/watt,,在TOP500榜單中排名第388位,。

  Green500的第三名是美國的DGX SaturnV Volta系統(tǒng),接著是Summit(美國),,TSUBAME 3.0(日本),,AIST AI Cloud(日本),AI Bridging Cloud Infrastructure(日本),,new IBM MareNostrum P9 cluster(西班牙),,DOE’s Summit system(美國),以及Wilkes-2(英國),。

  作為不依賴任何加速器的最高能效的超級計算機,,神威·太湖之光在Green500榜單上排第22位。


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