德国法兰克福召开的全球超算大会（ISC2018）公布了 " 超级计算机 500 强 "（TOP500）最新榜单。

美国凭借最新超算 Summit 重夺算力冠军 , 超算 Sierra 则位列第三。美国能源部（DOE）橡树岭国家实验室（ORNL）运行的 IBM 构建的超级计算机 Summit 以高性能 Linpack（HPL）的 122.3 千万亿次 / 每秒的浮点运算性能排名第一，该性能指标也正被用于评估 TOP500 名单。

（图源：Oak Ridge National Laboratory）

Summit 有 4,356 个节点，每个节点配备两个 22 核 Power9 CPU 和六个 NVIDIA Tesla V100 GPU。 节点通过 Mellanox 双轨 EDR InfiniBand 网络连接在一起。

据官方介绍，Summit 的峰值计算能力可以达到每秒 20 亿亿次，比神威 · 太湖之光要快 60%。

以下是最新全球超算 TOP 500 榜单前 10 名：

在美国能源部劳伦斯利弗莫尔国家实验室的新系统中，Sierra 获得了第三名，提供了 71.6 千万亿次 / 每秒的浮点运算。

另一方面，最近 10 年来中国超算技术奋起直追，中国企业和政府正逐渐成为超级计算机的最大制造者。超算 500 强中有 206 台来自中国，较去年底的比重增加了 0.8%，达到 41.2%，美国则是再度衰退，仅剩 24.8%。

由中国国家并行计算机工程技术研究中心（NRCPC）开发并安装在无锡国家超级计算中心的 " 神威太湖之光 " 系统在过去两年站上首位，此轮排名中位列第二。自 2016 年 6 月上线以来，它的 HPL 算力达到 93 千万亿次。

天河 -2A 也被称为银河 -2A，尽管接受了一次重大升级，用定制的 Matrix-2000 协处理器取代了 5 年前的 Xeon Phi 加速器，但它还是下降了两级，进入了第四名。新硬件将系统的 HPL 算力性能从 33.9 千万亿次提高到 61.4 千万亿次，同时将功耗提高不到 4％。天河 -2A 由中国国防科技大学（NUDT）开发，并安装在中国广州国家超级计算中心。

新的 AI 桥接云基础架构（ABCI）是名列第 5 的系统，HPL 算力为 19.9 千万亿次。这台由富士通打造的超级计算机采用 20 核 Xeon Gold 处理器和 NVIDIA Tesla V100 GPU。它在日本国家先进工业科学和技术研究所（AIST）安装落地。

整体排名亮点

尽管美国排名靠前，美国目前仅声称有 124 个系统上榜，创下新低。六个月前，美国有 145 个系统。与此同时，中国则增加至 206 个系统比上一轮多出 4 个个。

但是，主要归功于 Summit 和 Sierra，美国在表现类别排行中似乎正准备超过中国、重回榜首。在美国安装的系统现在占安装总性能的 38.2％，中国位居第二，占 29.1％。与六个月前相比，这些数字是一大逆转。

其次是日本（36 个系统）、英国（22 个）、德国（21 个）、法国（18 个）。这些数字与之前列表中的数字几乎相同。

这是第一次，所有 500 个系统的总体性能超过了百亿亿次 / 每秒的浮点运算，精确来说是 1.22 百亿亿次。这从 2017 年 11 月的名单中的 845 千万亿次浮点运算。听起来令人印象深刻，安装性能的增长远低于我们在 2013 年之前看到的以前的长期趋势。

现在已有 273 个系统的 HPL 性能超过 1 千万亿次浮点运算，而上一个清单中的 181 个系统的数量反映出整体装机容量的增长。目前入门级别为 716 万亿次浮点运算，增加了 168 万亿次浮点运算。

技术趋势

全球超算 500 强中有 110 个使用了加速器，相比 2017 年 11 月的 101 个有所增长。这些系统中有 96 个搭载了英伟达的 GPU，甚至一举包揽了前 10 名中的 5 个：Summit，Sierra，ABCI，Piz Daint 和 Titan。有 7 个系统配备了 Xeon Phi 协处理器，而 PEZY 加速器则用于 4 个系统。另外 20 个系统现在使用 Xeon Phi 作为主处理单元。

名单上，几乎所有的超级计算机（97.8％）都由拥有 8 个或更多内核的主处理器，以提供强力运行支持，超过一半（53.2％）的超算甚至拥有超过 16 个内核。

以太网、10G 或更快的算力已经在 247 个系统中实现，比六个月前的 228 个系统多出 19 个。InfiniBand 可在 139 个系统上找到，比上一个列表中的 163 个要低。英特尔的 Omni-Path 技术应用有 38 个系统，比六个月前的 35 个略高。

供应商亮点

今年，名单上超级计算机领先的 HPC 制造商第一次不属于美国。总部位于中国的联想以占据全部安装设备的 23.8％（122 个系统）站上榜首，其次是惠普，占 15.8％（79 个系统），Inspur 占 13.6％（68 个系统），Cray 占 11.2％（56 个系统），Sugon 占 11％（55 个系统）。与半年前相比，这些名单中只有联想、Inspur 和 Sugon 获得了额外的系统份额。

尽管 IBM 在 Summit 和 Sierra 中拥有前三名超级计算机中的两个，但它在整个名单中只声称拥有 19 个系统。另一方面，由于这两台机器，公司现在贡献了 TOP500 表现的 19.9％。跟随 IBM 的是 Cray，性能为 16.5％，联想为 12.0％，惠普为 9.9％。

英特尔处理器在 476 系统中使用，级别略高于最后一个清单中的 471 系统。IBM Power 处理器现在有 13 个系统，比 2017 年 11 月的 14 个系统有所减少。

"Green500" 能耗比榜单

能耗是另一个值得关注的重点，Green 500 名单亦有重要意义。

Green500 中的前三名都是由日本安装的超级计算机所采用，这些超级计算机基于采用 PEZY-SC2 加速器的 ZettaScaler-2.2 架构，而前 10 名中的所有其他系统均使用英伟达 GPU。

Shoubu System B 再次成为最高能效的超级计算机，这是一台安装在日本 RIKEN 计算和通信高级中心的 ZettaScaler-2.2 系统。重新测量并在其 858 teraflops Linpack 性能运行期间实现了 184 亿次 / 瓦的浮点运算。它在 TOP500 榜单中排名第 362 位。

第二高能效系统是日本高能加速器研究组织 /KEK 的 Suiren2 系统。这台 ZettaScaler-2.2 系统达到了 16.8 千兆瓦 / 瓦，并排在 TOP500 的 421 位。Green500 上的第三个是 Sakura 系统，它安装在 PEZY Computing 上。它达到了 167 亿次 / 瓦，并在 TOP500 榜单上占据 388 位。

紧随其后的是美国的 DGX SaturnV Volta 系统、美国 Summit、TSUBAME 3.0 系统，AIST AI 云系统、AI 桥接云基础设施（ABCI）系统则全部来自日本；西班牙新的 IBM MareNostrum P9 集群；美国能源部的首脑会议系统；和来自英国的 Wilkes-2。所有这些系统都使用各种英伟达 GPU。

不依赖任何加速器的最高能效的超级计算机是神威太湖之光（Sunway TaihuLight），由中国自主研发的 "SW26010" 处理器独家运行。它的 60.5 亿次 / 瓦在 Green500 榜单上获得第 22 名。

HPCG 基准测试结果

TOP500 榜单包含了高性能共轭梯度（HPCG）基准测试结果，该测试结果为评估超级计算机性能提供了一种替代指标，旨在补充 HPL 测量。

两个新的能源部系统，即 ORNL 的 Summit 和 LLNL 的 Sierra，在最新的 HPCG 排名中夺得了前两名。Summit 实现了 2.93 HPCG-petaflops，Sierra 交付了 1.80 HPCG-petaflops 的系统。紧随其后的是领导者富士通的 K 型号电脑，该电脑达到了 0.60 HPCG-petaflops。安装在洛斯阿拉莫斯国家实验室的 Cray XC40 系统 Trinity 和安装在瑞士国家超级计算中心（CSCS）的 Cray XC50 系统 Piz Daint 取得了前五名。

CPU 仍是超算主角

随着深度学习等 AI 计算的需求增加，GPU 在超算架构中所占的份量越来越吃重，去年底公布的 Top500 超算中就有将近 90 款超算平台使用 GPU 来进行加速。纯 CPU 的超算架构仍占将近 8 成。

中国的神威太湖之光，采用了纯 CPU 计算架构的组合，不使用英特尔的处理芯片，也不使用目前火热的 GPU 计算架构，但其达到的算力却超越除了 Summit 超算以外的其他架构的组合。

关于全球超算 TOP500 榜单

这份 TOP500 榜单由劳伦斯伯克利国家实验室的 Erich Strohmaier 和 Horst Simon 编辑，另外还有诺克斯维尔田纳西大学的 Jack Dongarra 和德国 ISC 集团的 Martin Meuer。

超算非常实用，但对大国来说，拥有超算带来的软实力、象征意义也很重要——代表了国家所能投入的资源及技术力。