全球超算Top500第56期新榜单公布，来自日本的超级计算机“富岳”再次蝉联第一，亚军和季军均为美国的超级计算机。来自中国的“神威·太湖之光”超级计算机位列第4位，“天河2A”位列第6位。本文来自微信公众号：新智元（ID：AI_era），编辑：QJP、SF，原文标题：《全球超算Top500发榜，日本“富岳”蝉联冠军，中美两国持续霸榜》，头图来自：视觉中国
最近，TOP500超级计算机排名最新出炉。日本超算富岳Fugaku再次搭载ARM芯片夺冠！
不过，虽然日本的Fugaku超算巩固了它在榜单中的第一位置，但与此同时，本次排名榜单也反映了一个平坦的性能增长曲线。
第二名Summit，是IBM在田纳西州橡树岭国家实验室（ORNL）建造的系统，以148.8 PetaFLOPS的性能保持着美国最快的系统。拥有4356个节点，每个节点都容纳了两个22核Power9 CPU和6个NVIDIA Tesla V100 GPU。
第三名是位于加利福尼亚州劳伦斯-利弗莫尔国家实验室的系统Sierra，以94.6 PetaFLOPS的HPL排名第三。其架构与Summit非常相似，其4320个节点中的每个节点都配备了两颗Power9 CPU和四颗NVIDIA Tesla V100 GPU。
本次新上榜的 JUWELS Booster Module 位列榜单第七。JUWELS Booster Module单独运行时能够达到44.1 HPL PetaFLOPS，使其成为欧洲最强大的系统。
本次排名第十的 Dammam-7 安装在沙特阿拉伯的沙特阿美公司，是目前前十名中的第二台商用超级计算机，也是前十里第二台新上榜的机器。它采用英特尔Xeon Gold CPU和NVIDIA Tesla V100 GPU，在HPL基准上达到了22.4 PetaFLOPS。
富岳：以富士山的别名命名，搭载ARM芯片且创造新纪录
曾在2011年的时候，日本凭借K（京）超级计算机拿下了TOP500冠军，是世界上第一台每秒执行10万亿次运算的超级计算机，使用的是日本富士通研发的SPARC64处理器。去年，K超算退役。
Fugaku 富岳超算由日本理化研究所联合富士通打造，此前的代号叫Post-K，也就是京超算后一代的意思，最终以富士山的别名正式命名为 Fugaku。
值得注意的是这台超级计算机竟然是基于ARM架构的，这也是 TOP500 排行榜里首个采用ARM芯片的超级计算机。
从传统观念来看，ARM是移动芯片，性能比较低。目前，多数超级计算机仍然采用的是英特尔和AMD的芯片组。
与现有超算相比，这代超算最大的变化就是采用ARM架构，由富士通的48核A64FX SoC提供支持。
富岳 Fugaku 的目标是要比上一代京计算机强100倍（即性能目标为1 exaflop），并在世界上具有高度的实用性。Fugaku 使用了158,976个 A64FX 处理器，使用富士通专有的环面融合互连技术连接在一起。
Fugaku 超算最大的变化就是CPU采用了ARM架构，峰值浮点性能高达 537PFLOPS（53.7亿亿次），Rmax性能为 442PFLOPS（PFLOPS指的是每秒1千万亿次浮点运算），是第二名超算 Summit 的近3倍，不过功耗也达到了29MW，也是 Summit 的接近3倍。
同时，富岳拥有442 PetaFLOPS，这也创造了新的世界纪录，使其领先榜单中排名第二的系统三倍。
目前Fugaku超算的性能还不是完整版，后续还会继续升级到1000PFLOPS，也就是百亿亿次，最终要在2021年左右投入使用。
据理化研究所称，除了运算速度，Fugaku在其他三个部门也是第一，成为全球首个获得“四项冠军”。其他三个部门是产业方面利用较多的计算手法性能，用于AI领域的计算性能，以及成为大数据解析指标的解析性能。
超算TOP500榜单
TOP500项目是针对全球已知最强大的计算机系统做出排名与详细介绍。此项目始于1993年并且一年出版两次最新的超级计算机排名列表。
图：自1993年以来登顶过榜首的超算
每年的第一次排名公布总是在6月份的国际超级计算机会议上，而第二次排名公布则是在11月份的超级计算会议上。此项目主旨在提供一个可靠的基础去追踪与侦测高性能计算的趋势。
图：top500超算处理器架构分布
从上图可以看出，截至2019年11月，所有TOP500超级计算机全部为64位，大部分是基于x86-64的CPU（英特尔的EMT64和AMD的AMD64指令集架构），只有少数是基于精简指令集（RISC），其中有13台基于IBM POWER微处理器的超级计算机使用Power架构，有6台基于富士通设计的HAL SPARC64芯片。
另外，还有少数计算机使用了另一种非美国设计，即基于ARM架构的PEZY-SC，它是与英特尔Xeon配对的加速器。
中国超算总数实力霸榜
Top500排行榜目前依然是由中国和美国的超级计算机主导 , 美国开发的另一台超级计算机Sierra排名第3，而中国的“神威·太湖之光”和“天河2A”分别排在第4和第6位。
中国长期以来在超算领域保持优势，对美国政府和研究机构触动很大，也促使美国加大投入研发新一代超级计算机。
为何各国要以举国之力研制新超算？
有专家曾介绍说，无论是的国防、材料科学、天文学，还是距离我们生活更近的天气预报、灾害监测、交通管理，超算都大有用武之地。
在抗击新冠疫情的过程中，各国超算也都倾尽全力。
中国“天河二号”超算协助搭建起“15秒断诊”的新冠CT影像智能诊断平台，并助力筛选能抑制病毒的小分子药物。美国Summit超算同样参与到新药研制中，模拟新冠病毒与不同化合物的反应。此次夺冠的日本Fugaku超算也为探索新药启动了试验。
由中国国家并行计算机工程技术研究中心（NRCPC）开发的“神威·太湖之光”排名第四。该系统完全由 Sunway 260核 SW26010处理器提供动力。2016年6月在中国无锡国家超级计算机中心安装，HPL性能为93 petaflops。
由中国国防科技大学开发的“天河2A”排名第6。它是采用 Intel 至强 CPU 和定制的 Matrix-2000协处理器的混合架构，HPL性能为61.4petaflop，目前部署在中国广州的国家超级计算机中心。
尽管本次公布的 Top500 排名榜单有两个新的系统进入了前10名，但是完整的名单记录了自1993年该项目开始以来最少的新项目。
或许传统的超算已经开始进入一个拐点的时刻，新兴的智能超算和未来的量子霸权也许会开启崭新的时代。
参考链接：
https://www.top500.org/news/top500-expands-exaflops-capacity-amidst-low-turnover/
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