日本超算领跑 TOP500，各国展开百万兆级计算竞赛
百万兆级计算机将于 2021 年在美国和中国问世。
在最新的 Top500 榜单中，基于 ARM 的日本 Fugaku 超级计算机是世界上最强大的超级计算机，它创造了 442 PetaFLOPS 的世界纪录。但真正的竞争 —— 第一批百万兆级系统 —— 将在 2021 年到来。
Top500 榜单是对世界上最快的 HPC 系统的排名。据 田纳西大学 （ University of Tennessee ） 创新计算实验室 （ Innovative Computing Laboratory ） 主任、这个每年两次的排行榜背后的学者之一 Jack Dongarra 说，该榜单也出现了“性能曲线趋于平坦”的情况。他说，这是摩尔定律放缓的结果，同时也是旧系统更新换代速度放缓的结果。根据摩尔定律，处理器上的晶体管数量每两年左右就会增加一倍，但这种进步现在遇到了技术障碍。
“处理器技术是有限制的，但还有很大的发展空间。”Dongarra 说。“因为这不仅仅是处理器的问题，我们正在适应开发更好的算法和软件系统来处理这种情况。”
美国有望在 2021 年在 橡树岭国家实验室 （ Oak Ridge National Laboratory ） 交付一台使用 AMD 芯片的 百万兆级 （ exascale ） 的计算机，这是 Cray 公司一台名为 Frontier 的系统。百万兆级系统可以达到每秒一万亿次计算，也就是一个 1 后面跟着 18 个 0。百万兆级即 1000 PetaFLOPS。
德国汉堡的 马克斯•普朗克气象研究所 （ Max Planck Institute for Meteorology ） 教授 Bjorn Stevens 说，现在确实需要百万兆级的计算能力，特别是在处理气候科学所产生的大量数据集时。
百万兆级计算机的全球竞赛
中国有 3 个百万兆级项目正在进行，并将在明年至少交付其中一个项目。欧洲也在迅速发展“准百万兆级”系统，或可以扩展到百万兆级的系统的设计。
“这是真正的全球竞争，”Hyperion Research 的 HPC 市场动态高级顾问 Steve Conway 说。例如，到 2021 年底，欧洲将拥有 8 个这样的大型系统。
在芬兰的一个这样的系统是一台 550 PetaFLOPS 的 HPE 的系统，这是一个由欧盟资助的欧洲高性能计算联合企业项目。这个耗资 1.6 亿美元的系统将于明年建成。
Conway 说，x86 芯片仍然是超级计算的主导，并且在未来五年内可能会继续保持。
基于 ARM 的方式
但基于 ARM 的方法，正如日本使用的方法，正在引起大家的兴趣。Conway 说，ARM 芯片是可定制的，对那些有专用用例的系统开发者很有吸引力，比如 AI 开发。
日本的系统是 日本理研计算科学中心 （ Riken Center for Computational Science in Japan ） 与 富士通有限公司 （ Fujitsu Limited ） 共同开发的。
在 Top500 榜单上，排名第二的系统是 IBM Power Systems，其性能接近 149 PetaFLOPS，使用了 IBM 的 Power9 CPU 和 Nvidia 的 Tesla GPU。它位于 田纳西州 （ Tennessee ） 的 橡树岭国家实验室 （ Oak Ridge National Lab ） 。
第三名是 Sierra 超级计算机，它也使用 Power 9 CPU 和 Nvidia GPU，约 95 PetaFLOPS。它位于 加州利弗莫尔 （ Livermore, Calif. ） 的 劳伦斯•利弗莫尔国家实验室 （ Lawrence Livermore National Laboratory ） 。
第四位是中国的神威·太湖之光，由中国国家并行计算机工程与技术研究中心研制，安装在无锡的国家超级计算中心。它采用了中国自主研发的神威 SW26010 处理器，它是一个 93 PetaFLOPS 的系统。
作者：Patrick Thibodeau 译者：wxy 校对：wxy