11月18日,第54份全球超算TOP 500榜单出炉。中美两国在超算领域你追我赶的态势已持续数年,这次美国超级计算机“顶点”(Summit)以每秒14.86亿亿次的浮点运算速度再次登顶,第二位是美国超算“山脊”(Sierra),中国超算“神威太湖之光”(Sunway TaihuLight)和“天河二号”(Tianhe-2A)分列三、四位。
但是在数量上,中国仍然大幅领先美国,中国境内有228台超算上榜,蝉联上榜数量第一,比半年前的榜单增加9台;美国以117台位列第二。排在第三位的是日本,有29台;其后依次为法国(18)、德国(16)、荷兰(15)、爱尔兰(14)和英国(11)。
从入围企业的角度看,联想制造的超算数量再次保持第一(174台),其后是中科曙光(71台)和浪潮(66台),克雷和HPE同以35台的安装数量并列第4位。从这来看,联想应该是全球最大的超级计算机供应商,不过这174台超级计算机并不全是为中国造的,比如位列第九的德国莱布尼茨超算中心的超算“SuperMUC-NG”,认证计算能力为1.9万万亿次每秒浮点运算能力,就是联想帮忙造出来的。
但是不管怎么样,联想为中国超级计算机的发展还是做出了突出的贡献的,这个还是要承认的。
从总算力上看,美国超算占比为37.1%,中国超算占比为32.3%,中美两国在超算领域可以说呈现并驾齐驱的态势。
可以预见,在未来,中美两国将会在超算领域继续大打出手,争夺第一的位置。超级计算机是指能够执行一般个人电脑无法处理的大量资料与高速运算的电脑。
超级计算机是衡量一个国家综合国力和科技发展水平的重要指数之一,可以运用于核试爆、高新技术武器模拟、战争设计和模拟、情报获取和分析等军事领域,还有在民生领域,如气候预测、疾病医疗、石油勘测、材料科学与计算纳米技术等等。可以说掌握了超级计算机技术,对于军事、经济的发展,都有巨大的推动。
中国这些年可以说在超级计算机上进步非常迅速。 2013 年开始,“天河二号”的诞生不仅缩小了与美国的差距,挤入了全球第一梯队,登上了榜首,2016年,“神威·太湖之光”超级计算机系统接棒“天河二号”登顶榜单之首,,而且从2013年开始,中国连续 5 年夺得超算排名第一。
之后,美国能源部下属橡树岭国家实验室发布新一代超级计算机“顶点”在2018年时隔五年之后重新夺回了第一的宝座。可以说,在超级计算机领域中国和美国现在处于并驾齐驱的状态。
2015年4月份美国政府宣布制裁中国四家超算中心以及国防科技大学,禁止Intel等美国公司向中国出口高性能计算芯片,理由是中国的超算涉嫌用于核爆试验。
当时中国的“天河二号”使用的就是Intel Xeon E5处理器及Xeon Phi加速卡,美国的禁令封杀了中国继续获得Intel高性能芯片的可能。
从那时候起,中国的超级计算机可以说从系统到芯片全部都是自研,甚至芯片架构都是自己研发。
比如神威·太湖之光采用的申威SW26010是中国首个采用国产自研架构且性能达到世界一流的计算机芯片。
SW26010采用260核心众核架构,乱序执行架构,频率1.45GHz,整个处理器包括4个MPE(Management Processing Element)管理单元、4个CPE(Computing Processing Element)计算单元及4个MC内存控制器单元组成,其中CPE单元又由8x8阵列的64核心组成,所以总计是260个核心(4x64 4=260)。
与其他国产处理器相比,申威系在性能上完全走在了前列,在世界范围内都是靠前的,SW26010的理论浮点性能高达3TFLOPS,SW26010可以直接访问主存,因此在实际使用效率上不见得就会比intel phi低多少,并且某些应用场合甚至可能大幅度超过intel。
其单芯片处理性能相当于3台2000年全球排名第一的超级计算机的性能总和。
除此之外,神威·太湖之光还采用了国产自研系统——神威睿思(RaiseOS 2.0.5),基于Linux开源代码,神威睿思操作系统主要应用于高性能计算与安全两个领域。
目前,中美两国主要竞争点在E级超算领域。E 级超算是指每秒可进行百亿亿次数学运算的超级计算机,被全世界公认为“超级计算机界的下一顶皇冠”。
E级别超算将对国防民生具有重要的作用,目前国家透漏的情况而言,中国将运用E 级超算,构建超级计算与云计算、大数据和人工智能深度融合的高性能计算服务平台,将在长效高分辨率气候气象预报、大规模航空航天数值风洞、地震地质研究和油气能源勘探、脑科学与基因工程等一系列超大规模计算与模拟,以及涉及国计民生、信息安全的政务数据、医疗卫生、基因健康等大数据分析处理领域,发挥支撑和平台作用。
美国也明白,E级超算的重要性,2019年3月,能源部表示将拨款5亿美元给英特尔公司和克雷公司,以共同建造美国首台可实现每秒百亿亿次浮点运算的称E级超算“极光”。时隔不到两个月,美能源部又于近日宣布,将拨款6亿美元建造第二台百亿亿次超级计算机——“前沿”。又过了不久,能源部还申请了在该实验室部署美国第三台E级超算“酋长岩”,也计划拨款6亿美元。交付时间预计为2021年至2023年。
不过目前来说,中国E级超算原型机已经领先一步建好,无锡江南计算技术研究所的下一代神威E级原型机在 2017 年就在山东济南开工建设,2018年5月30日,神威E级原型机已经竣工投用,2020年将完成研制部署。
截止到2018年10月,我国三个E级超算的原型机系统——神威E级原型机、“天河三号”E级原型机和曙光E级原型机系统全部完成交付。而美国目前一个都没有。也就是在 2020 年,我国将可能在 E 级超算领域彻底超越美国,在E级超算大战中拔得头筹,重新夺回世界第一。
目前来说,中国虽然在超算领域和美国并驾齐驱,但是在应用上,也就是超算软件开发能力滞后限制了中国超算系统使用效率和应用水平,这个还需要加强,另外,就是中国自研的系统还有自研的芯片进一步去推广,这个也是目前在做得时期。
不管怎么样来说,希望中国在科技领域继续加油,重回第一。