全球超级计算TOP500列表更新如何成为“了解超级计算”

由美国能源部橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory）开发的峰会以每秒14.86亿次的浮点运算速度再次达到最高峰，与半年前的速度相同. 由美国能源部劳伦斯·利弗莫尔国家实验室开发的Sierra（山脊），中国超级计算机“神威太湖之光”和“天河2号”排名第二，第三或第四.

全球超级计算机500强列表每半年发布一次. 该列表显示，中国有228台超级计算机，就列表中的单位数量而言排名第一，比半年前增加了9台. 美国以117位居第二，其次是日本，法国和德国. 自2017年11月以来，这是中国连续第五次荣登榜首. 该榜单显示，中国公司继续保持榜单上的数字优势. 联想，中科曙光和浪潮跻身全球三大超级计算机制造商之列.

什么是超级计算？

顾名思义，超级计算机是具有强大的计算和数据处理能力的计算机. 它的主要特征是高速和大容量，配备了各种设备以及丰富的高性能软件系统. 一般来说，超级计算机的平均运行速度为每秒超过1000万次操作，并且存储容量超过1000万比特.

从结构上看，超级计算机和普通计算机是相似的，但是它集中了大量的处理器来处理大量数据. 同时，计算速度比传统计算机快许多倍，这影响了各个行业. 操作意义重大.

您认为科学技术实力强的那些国家是超级大国. 这两个集合高度重叠. 这也可以反映出超级计算的重要性，它相当于技术社区中的一种基础架构.

从半年前（即2019年6月）起top500榜单，进入超级计算TOP500的门槛超过1PFlops（每秒1万亿亿浮点运算），这是26年全球超级计算TOP500榜单的另一历史. 性突破.

如何对超级计算进行排名

TOP500排名是什么？当然，根据计算速度，用一种的语言，每秒可以执行多少个浮点运算.

查看TOP500列表时，您会发现每个超级计算机列出了两种计算速度，一种称为Rmax，另一种称为Rpeak. 例如，对于当前排名第一的峰会，Rmax是每秒14.86亿次，而Rpeak是每秒20亿次.

Rmax是测得的最大速度，Rpeak是理论上的最大速度. 超级实用性能始终低于理论上限始终是实际原因，因此Rmax始终小于Rpeak. 因此，TOP500排名使用测得的最大速度Rmax.

超级芯片更强大吗？

许对中国的5年超级计算不屑一顾. 他们认为超级计算是处理器堆. 如果您有更多的钱购买更多的处理器，那么计算能力将会提高. 他们认为中国的超级计算机都是外国处理器购买的，所以无论计算机的计算能力有多高.

首先，为什么超级计算机计数如此之快的确是因为超级计算使用许多芯片并允许它们同时执行任务，所以这是高性能计算的基本原理: 并行计算.

用于超级计算的单个芯片的性能与个人计算机芯片的性能没有太大差异. 要使多个芯片工作，必须首先将它们分成任务. 此任务划分需要时间. 每个芯片开始计算后，仍然需要不时与其他芯片交换数据和进行数据通信，这也需要时间.

因此，当有很多芯片时，任务划分和数据通信将成为瓶颈因素. 可以看出，芯片越多越好. 仅堆叠芯片不会堆叠超级计算机. 组织级别越大，效率越低.

一个超级计算机可以容纳多少芯片并不取决于您可以购买多少芯片，而是取决于系统架构. 只有拥有良好的系统体系结构，您才能拥有更多的芯片和更多的计算能力，因此芯片数量的增加并不是超级计算机升级的原因，而是结果. 除了芯片，架构也是核心技术.

中国的超级计算是否使用国产芯片？

第二，我们来谈谈国产芯片的问题. TOP500的第三和第四名，即神威太湖之光和天河二号，现在都在使用国产核.

神威太湖之光采用了中国自主研发的“神威26010”多核处理器. 它的出现打破了外界对超级计算芯片本地化的怀疑.

天河II以前使用过英特尔的至强融核（Xeon Phi）芯片. 在连续四届夺冠之后，美国商务部于2015年4月禁止英特尔将其出售给位于广州的中国国家超级计算机广州中心. 强力芯片. 长沙中心，广州中心，天津中心和国防科学技术大学这四个国家超级计算中心都被列入美国出口管制清单.

2017年年底，面对来自美国的勒索，天河II用国产的Matrix-2000协处理器取代了使用了五年的至强融核. 此升级使天河2的每秒计算从3390亿增加达到6140亿，而功耗却增长了不到4％. 因此，六年来，天河II仍然可以在TOP500上排名第四，这可以说是非常出色的.

此外，天河II突破的关键之一是在中国的自制TH Express-2主干拓扑网络连接，这是一项世界领先的技术. 因此，架构是核心技术.

当然，您可能还有话要说，其他超级计算又如何呢？实际上，出于业务和应用程序考虑，无论是中国还是美国，大多数公司部署的超级计算机都倾向于使用成熟的芯片. 例如，在本期TOP500列表中，有94％的用户使用了Intel Xeon（至强）或Xeon Phi处理器. 这是美国在计算机芯片开发方面的绝对优势，而中国很难在短时间内打破它.

超级计算有什么用？

很会问超级计算的用途是什么. 答案当然是非常有用的，否则世界的技术力量将超级计算机相继创造出来！

超级计算在情报收集和破解领域处于领先地位，并且可能强行破坏交易对手的安全系统. 棱镜计划揭露了美国政府对公共隐私和其他国家公民的个人数据的巨大监控. 要超级计数.

以一个与老百姓亲近的例子为例. 为什么现在的天气预报如此准确？这是通过超级计算对云进行精确仿真和观察的结果. 超级计算仿真还可以计算出将来大气中污染物的浓度和分布，以用于空气质量报告.

我们使用的许多先进技术（例如处理器技术，虚拟技术，包括未来的量子计算）首先被用于超级计算，然后被普及用于民用. 当前的云计算和大数据还需要超级计算能力的支持.

在医学领域，超级计算已被用于肿瘤学研究，DNA测序和药物开发. 此外，超级计算还用于核工业，军事和航空航天等高科技领域.

简而言之，它与模拟宇宙的演化一样大，而与测量分子结构一样小. 超级计算的地方太多了.

超级计算机世界是最高的荣誉之一（当然不是TOP500排名），该奖项是授予最杰出的高性能计算应用程序并每年颁发的戈登·贝尔奖. 屡获殊荣的戈登·贝尔奖应用程序通常在最快的超级计算机上运行.

基于神威·太湖光的“万核可扩展全球大气全隐式模拟”和“非线性地震模拟”的两个应用分别在2016年和2017年获得了戈登·贝尔奖. 非线性地震模拟模拟了唐山地震.

中国的超级计算何时会回到顶部

从2016年6月至2017年11月，神威太湖之光一度在四大TOP500榜单中排名第一，并连续四次夺冠.

2013年6月至2015年10月，天河2号连续六次蝉联六项冠军. 直到2016年6月，神威太湖之光一直屈居亚军，然后获得亚军.

美国在2018年6月重新获得了TOP500的头把交椅. 当时，外国媒体对此进行了广泛报道，中国的许也对此给予了关注.

自1993年发布TOP500以来，美国已不止一次失去最快的奖杯，但始终保持最高的排名. 到2017年11月，中国首次荣登榜首，而美国则跌破了榜首. 在最新列表中，中国扩大了列表中的优势数量，在总计算能力方面已接近美国. 美国超级计算机占37.1％，中国超级计算机占32.3％. 六个月前，美国这个数字是38.4％，中国是29.9％.

从这个角度来看，中国的超级计算已经非常强大，如果继续发展，它的总计算能力将很快超过美国. 如果您想问一问中国的超级计算机何时会回到TOP500榜首，机会将很快到来，这就是世界超级计算机模式的新变化之一: E级超级计算机的出现.

E级超级计算是100亿亿次超级计算，被公认为超级计算机世界中的下一个王冠. 从Summit每秒近15亿个浮点运算到每秒100亿次运算，还有很大的发展空间. 实施E级超级计算后，将出现一个新列表.

美国对此非常重视，并相继宣布建设三个E级超级计算机“ Aurora”，“ Front”和“ Chief Rock”. 预计交付时间为2021年至2023年.

中国还开始部署三批E级超级计算，其中E级超级计算“天河三号”原型机已于2018年7月开放应用，“天河三号”有望在2020年成功开发. 还提供了神威E级原型和曙光E级原型系统.

接下来的第一件事top500榜单，如果没有意外，应该在这两个名字之间诞生，我们拭目以待.

当您关注第一时，您还应该清楚，技术竞争并不等于战争，也没有真正的失败者. 只要参加比赛，就可以获得科技进步，分享科技成果. 在超级计算领域，我们已经是世界上最大的竞争对手之一，这本身就非常出色. 在超级计算的竞争中，我们还可以在高性能芯片，架构系统和软件应用等许多方面积累领先的成就，并实现我们的终极理想.

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