科技新報/超級電腦2014全球排名 中國天河二號奪冠

圖、文/科技新報

想知道目前全球運算速度最快的電腦是哪一臺嗎?答案是位於中國的超級電腦天河二號(Tianhe-2),它已經是第三次拿到超級電腦運算能力的第一名了。全球 500 大超級電腦(Top500)一直是資訊 IT 產業一個有趣的話題,第 43 屆的排行榜剛於 2014 年 6 月公佈,第二名則是美國泰坦 (Titan) 超級電腦,第三名是美國的紅杉 (Sequoia) 超級電腦。

超級電腦的發展,帶動了人類在高複雜運算獲得更多成果商用化的超級電腦平臺也會是大數據海量資料的未來趨勢要角,人類投注在超級電腦上的研發能量,終究都會讓很多人受益。

根據這次最新公佈的數據,位於中國國防科技大學的天河二號超級電腦,是中科曙光所開發,有 312 萬顆核心處理器,其浮點運算速度達 33.86 petaflop/s,相當於第二快的超級電腦 Titan 的接近二倍。位於美國能源部橡樹國家實驗室的Titan,是超級電腦領域知名的克雷電腦公司 (Cray) 打造的,其浮點運算能力爲 17.59 petaflop/s。

第三名的超級電腦 Sequoia 同樣位於美國的能源部,不過是另一間實驗室,也就是勞倫斯利福摩爾國家實驗室(Lawrence Livermore National Laboratory;LLNL),這臺超級電腦則是由則爲藍色巨人 IBM 所開發,浮點運算能力爲 17.17petaflop/s。第四名則是位於日本理化學研究所的京 (K computer),由富士通打造,採用的是SPARC64 VIIIfx 2.0GHz 處理器。

大致上,和上屆(第42次)排行榜的名單沒有太大差別,新進榜的超級電腦是 Cray 開發的 XC30,這臺超級電腦的運算能力達到3.14 petaflop/s,排名第10名,屬於美國的機密政府單位外界猜想這單位可能是美國國家安全局 NSA 吧?

越來越多國家有能力購買與建置超級電腦

這幾年美國在排行榜上的超級電腦數量仍舊是全球最多的,目前有 233 臺,但已經比半年前排行榜的 265 臺要少了,衰退了 15%。不過中國擁有的超級電腦數量成長腳步也很快,上屆排行榜是 63臺,這次已經增加爲 76 臺在排行榜上,增加了 20%。能夠進五百大排行榜的亞洲國家擁有的超級電腦數量正急起直追,已經等於英國法國德國這幾個先進工業國擁有的超級電腦之和,日本是 30 臺進榜,英國也是 30 臺,法國是 27 臺,德國是 23 臺。臺灣呢?只有一臺超級電腦在榜上,是排名第 305 名的 ALPS,位於臺灣的國家高速電腦中心,浮點運算能力只有 177.1 terabyte/s,和第一名的天河二號相比,浮點運算效能相差「二百倍」。

科技新報觀察這次的數據,近五年的超級電腦效能增長已經大不如前,儘管前幾名的超級電腦效能進步,但排行榜上後段班的超級電腦,以第五百名的機器來看,近五年平均只有 55% 的進步。對照 1994 年到 2008 年的表現,當時的平均年成長率則是高達 90%。這 20 年的第五百名超級電腦的翻新效率,也以 2014 年的排行榜中爲最低。

這些跡象,是否代表目前的超級電腦運算提升已經碰到了瓶頸了呢?往好處想,超大型系統建構受惠於半導體晶片的發展、多核心繫統的更成熟,超級電腦演算法的進步,使得對於超級運算能力巔峰的需求和產出能夠達到讓人滿意的程度,但是不是超大型系統的建構與設計,目前的市場上需求似乎是趨緩了。

目前這五百臺超級電腦的整體運算能力總和,達到 274 Pflop/s,上次是250 Pflop/s,再之前一屆是 223 Pflop/s。

協同處理加速成顯學,各平臺與廠商表現不俗

在超級電腦的領域裡,使用特製的 Linux 發行版 (97%),或特製的 Unix 作業系統 (2.4%),絕對是超級電腦的運算主流,微軟的 Windows 平臺在五百大超級電腦排行榜中,只有 2 臺,比重是 0.4% 而已。

以主要的處理器平臺來看,核心處理器的部份英特爾在這五百臺超級電腦中囊括了 85.4% 的比重,採用 IBM 處理器的比例仍舊是 8%,但採用 AMD Opteron 處理器的超級電腦從上次調查的 15%,滑落到這次的 6%,可見消長。使用的處理器核心數量方面,排行榜上有 96% 的超級電腦使用 6 顆以上的核心處理器,有 83% 的超級電腦使用了 8 顆以上的核心處理器。

這幾年協同加速是超級電腦的重點技術之一,如果看處理器平臺提升的部份,第一名的天河二號和第七名的 Stampede,採用的是英特爾的 Xeon Phi 處理器來加速演算效率。第二名的 Titan 與第六名的 Piz Daint,採用 NVIDIA 的繪圖處理器來加速運算。全部五百臺超級電腦系統中,有 62 臺系統採用了這樣的技術,比半年前的 53 臺還要多。這次有 44 臺使用 NVIDIA 繪圖晶片加速,2 臺採用 AMD 的Radeon晶片,14 臺使用 Intel 的 Xeon Phi。

超級電腦的供應商方面,這次的排行榜,惠普 (HP) 仍舊是第一名,比重達到 36%,一共有 182 臺超級電腦是惠普打造的。其次是排行榜達到 35% 比重的IBM,一共有 176 臺超級電腦由 IBM 打造。和半年前的數據比較,惠普滑落了 3%,IBM 則增加了 2%。專門打造超級電腦的 Cray 公司,這次則有 51 臺超級電腦上榜,比重爲 10%。

科技新報新聞小辭典:TOP 500超級電腦列表

TOP500 列表,是由德國曼海姆大學 (University of Mannheim) 的 Hans Meuer、美國田納西大學諾克斯維爾分校 (University of Tennessee, Knoxville) 的 Jack Dongarra 以及美國勞倫斯伯克利國家實驗室 (NERSC/Lawrence Berkeley National Laboratory) 的 Erich Strohmaier 與 Horst Simon 等人共同彙整編輯出來的。每年6月的國際超級電腦大會 (International Supercomputing Conference),以及每年 11 月的 ACM/IEEE Supercomputing Conference,各公佈一次半年度的排行榜,這些超級電腦會通過 LINPACK benchmark 測試,排行榜主要是以浮點運算能力做排序

2014 年 6 月全球前 10 名超級電腦列表,完整 Top 500列表請點此

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