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国产“天河二号”第五次蝉联全球超级计算机500强榜首，那么前十名的超级计算机都长啥样呢？
　来源：雷锋网
【IT时代网、IT时代周刊编者按】我们生活在计算机时代，而超级计算机的规模和数量也就成为了衡量一个国家国际地位的指标之一。在最近发布的世界超级计算机500强排行榜上，广州超级计算机中心的“天河二号”超级计算机再次夺冠，这已经是连续四次蝉联排行榜第一名之后第五次夺冠。可除了天河二号之外，世界上还有不少超级计算机值得我们关注。本文就盘点了目前世界上最强大的十台超级计算机。国际TOP500组织本月13日在德国举行的2015年国际超级计算机大会上发布全球超级计算机500强最新榜单，中国“天河二号”以每秒3.386万万亿次的浮点运算速度第五次蝉联冠军。该计算机由国防科技大学与中国的IT公司浪潮合作制造。天河二号包含16000个计算机节点，其中每个节点都包含两个Intel Ivy Bridge Xeon处理器和三个Xeon Phi高性能计算卡。位居第二位的是美国橡树岭国家实验室的Titan，这是一个Cray XK7系统，是NVIDIA 图形处理器和传统的16核AMD Opterons处理器的集合体，总共带有560640个计算核心，给整个超级计算系统带来了1.76万万亿次每秒的浮点运算速度。IBM位于美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的BlueGene/Q系统居于第三位，该系统也被称为红杉超级计算机，带有160万个Power内核，通过水冷散热，可以达到1.71万万亿次每秒的浮点运算速度。排在第四位的是来自日本神户RIKEN高级计算科学研究所(AICS)的“京”超级计算机，2011年时，这台超级计算机系统一度位于世界超级计算机排行榜首位。该系统由富士通设计制造，采用了富士通自家的SPARC64处理器，548352个计算内核为其带来了1.05万万亿次每秒的浮点运算速度。接下来又是IBM的作品，这也是一个BlueGene/Q系统，位于美国阿贡实验室，名叫Mira。786432个计算核心为其带来了8.6千万亿次每秒的浮点运算速度。排在第六位的是位于瑞士国家超级计算机中心的Piz Daint超级计算机，它使用英特尔的Xeon处理器辅以NVIDIA GPU进行计算，总共有115984个计算核心，浮点运算速度可达6.27千万亿次每秒。排行榜第七位的则是位于沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学的Shaeen超级计算机，该系统采用了Intel Xeon处理器，196608个计算核心带来了5.5千万亿次每秒的浮点运算速度。位于美国德克萨斯州大学的Stampede超级计算机位居第八位，其采用了PowerEdge、Xeon和Xeon Phi的混合计算架构，462462个计算内核带来了5.2千万亿次每秒的浮点运算速度。超级计算机Juqueen位于德国于利希，是于利希研究所与IBM共同研制的超级计算机。458752个计算内核带来了5千万亿次每秒的浮点运算速度。排在第十位的是Vulcan超级计算机，它位于位于美国加利福尼亚利弗莫尔，采用了IBM Blue/Gene/Q，393216个计算内核带来了4.3千万亿次每秒的浮点运算速度。【IT时代网、IT时代周刊编后】据悉，国际超级计算机TOP500组织是发布全球已安装的超级计算机性能排名的权威机构，以系统的实测速度为基准进行排名，每年发布两次。位居排行榜首位的超级计算机，代表了世界超算的顶尖水平。天河二号连续5次夺冠，表明我国超级计算机研制技术处于国际领先水平，在我国超算发展史上具有里程碑式的重大意义。【责任编辑/李响】
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Copyright& IT时代周刊 版权所有　　　　日 10:01　　只看图片　　OFweek电子工程网讯 在ISC 2015大会上发布的第45期全球超级计算机TOP500排名中，由中国国防科学技术大学（简称国防科大）研制，部署于中国广州超算中心的天河二号再次荣登榜首，连续第5次成为TOP500冠军。　　但是，这次排名第一相比以往却让人心里很不踏实，因为4月9日，美国商务部以“违反”美国国家安全或外交政策利益的活动为由，拒绝英特尔公司向中国的国家超级计算广州中心出售至强芯片用于天河二号系统升级的申请。国家超级计算长沙中心、广州中心、天津中心和国防科技大学四家国家超算中心被列入出口管制名单。　　美国的禁令阻止了天河二号的升级计划，虽然天河二号现在蝉联了第一，但是前景却让人生疑。天河未来还能保持世界第一吗？这得从头说起。　　一、超级计算机的由来　　其实，计算机最早就是从超级计算机开始的，无论是第一台机械计算机（英国巴贝奇爵士设计，未最终完成），还是第一台电子计算机Eniac，都是做科学计算和军事用途用的。　　计算机性能的扩展有两条道路，一条的不断改进制造工艺，提升芯片设计水平，把单个芯片设计的很强悍，提升性能。还有一条道路是尽可能用比较多的机器并行，用多个机器一起运算来提升性能。　　早期，超级计算机都是昂贵的高级货，处理器是专门设计的，芯片组是配套的，甚至每根连接线都是定制的，成本极高。　　而随着PC和网络的发展，人们发现追求强大的计算能力可以不那么昂贵。于是，人们开始尝试用大批量生产的PC或者工作站来攒超级计算机。　　若干台PC或者工作站通过网络连接起来，把任务分给这些机器并行，然后返回，计算能力丝毫不弱于昂贵的专用超级计算机，于是传统的超级计算机开始没落。　　这个时代出现了很多平民化的超级计算机，譬如用浩鑫HTPC准系统凑起来的超级计算机，把一个学校的MAC电脑凑起来的超级计算机等等，这些看似玩具的东西居然一度占据了TOP500超级计算机排行榜，甚至谷歌自己用的服务器也是用这种办法攒出来的。　　而在这个过程中，人们发现，限制超级计算机能力居然是功耗，人们不能堆积太多的数量是因为功率和发热限制，性能功耗比甚至比性能本身更重要。　　于是，IBM开发出蓝色基因，不追求单个核心的高性能，而是降低功耗，攒更多的数量来提升性能。但是因为单独开发这种处理器在批量和成本上无法与通用的PC处理器相比，并没有流行开。　　二、从CPU到协处理器　　索尼为了提升PS3游戏机的性能，联合IBM搞了Cell处理器，这是异构计算的开始。因为在计算任务中，有些任务是简单的，不需要复杂的逻辑处理，只需要足够的计算单元暴力计算，这样处理器就可以设计成两部分，一个简单的运算核心，几个强大的简单计算单元，这就是Cell的思路。　　只看图片　　（IBM九核心Cell刀片服务器）　　因为这种计算编程难度太高，所以Cell用在游戏机上并不成功，但是这个思路可以拿到电脑上，这就是我们熟悉GPU通用计算。　　因为3D的需求，显卡有强大的计算能力，这种能力只用于3D游戏浪费了，于是在Cell之后就有了GPU的通用计算，CPU处理复杂任务，GPU处理暴力计算，nVIDIA甚至搞出来CUDA专门解决这个问题，而且在GPU的设计上就为通用计算做了优化。　　单台计算机异构化，获得强大的计算能力，那么就可以把这些单台计算机联网，组成计算能力强大的异构超级计算机。　　于是中国在2009年搞出来天河一号超级计算机，就是CPU和GPU异构组成的超级计算机，一度排名世界第一。百度搞人工智能的计算机也是这种异构的超级计算机。　　只看图片　　（天河一号超级计算机）　　如果以后超级计算机全部异构化，那么CPU提供的计算能力只占一小部分，这无疑代表了nVIDIA和AMD要抢Intel的饭碗，Intel当然不能坐以待毙。　　于是Intel开始自己做异构用的芯片，这就是Larrabee计划，其实GPU本来就是一个个小的计算核心，然后组合起来。而Intel手里是有小核心的，这就是当年的奔腾一代处理器核心P54C。　　Intel把这款20年的老核心集成起来做成众核，做成协处理器，可以做3D显卡，也可以做超级计算机的协处理器。这个项目初期失败了。但是，Intel在这个基础上发展出来了“众核架构”（MIC）的Xeon Phi协处理器。并且获得了天河二号号（目前世界第一超级计算机）的选用。　　而协处理器的能力取决于单个小核心的计算能力，P54C这个20年前的核心弱爆了。而Silvermont作为Intel反击移动市场的利器，性能功耗比非常出色。于是，Intel把这个小核心攒起来做成众核的Xeon Phi，这就是Knights Landing，也就是目前被禁售的处理器。　　三、天河的后着　　面对美国的禁售，天河有几个选择，一个是通过其他途径购买，因为Xeon Phi作为Intel上货架的产品，即使对中国全面禁售，世界这么大，中国通过转口贸易进口也毫无问题。这个办法是权宜之计，明显和美国政府对着干的渠道肯定会越来越少。　　还有一个选择是放弃编程上的便利，转回到nVIDIA或者AMD的产品，这个办法会增加编程的难度，而且nVIDIA和AMD也受美国政府管，一旦发一个新禁令还是解决不了问题。　　最难的道路是自力更生，自己研发协处理器，这个需要大量的资金和人才，自己从头做起要从硬件到软件，从设计到制造全包，成本极高而且能否成功很难说。　　而天河恰恰走的就是第三条道路，天河二号系统主任设计师、国防科大教授卢宇彤在ISC 2015大会上以英文做主题讲演，详细介绍了中国主要的超算应用在天河二号上的实践，我们在讲演中惊异的看到了“China Accelerator”。　　“China Accelerator”就是国防科大给出的方案，这个通用DSP（GPDSP）被命名为Matrix2000。　　Matrix2000设计规格为16核设计，可达到2.4T的浮点性能，虽然还比不上Knight Landing的3T，但对于白手起家的中国来说，已经相当不易，而且功耗比现有的Xeon Phi少了100W。　　Matrix2000采用了标量与向量单元+超长指令字（VLIW）的架构。这个东西和现在Intel的移动核心堆砌不同，完全是追求性能的架构，而不考虑兼容性问题。　　其实，Intel当年曾经搞过VLIW的安腾，但是因为兼容性问题失败了，没有兼容性的性能卖不出去。而国防科技大不需要把这个芯片商用化，也就不用考虑卖不出去的问题。　　但是全新架构代价巨大，国防科技大要针对全新的Matrix2000准备的软件堆栈，包括GPDPS驱动程序、操作系统、编译器、数学库等，工作量非常巨大。但是一旦成功，这个GPDSP就可以自我发展，打造出来真正的中国超级计算机。　　在CPU方面，中国也留有后手，其实单纯比较性能，中国已经有了顶级的CPU。　　中国早在1999年就买到 Compaq公司的Alpha处理器的授权。Alpha处理器一款技术成功，商业失败的处理器，其性能远超越同时代的X86处理器，但是商业上却失败，其研发人员后来去了Intel和AMD，AMD公司的K7所使用的EV6总线技术，Intel的超线程技术，都是Alpha处理器的遗产。　　中国买下Alpha的授权以后，逐渐发展出来了神威系列。日安装在山东省的国家超级计算济南中心就是使用神威1600处理器。　　在技术指标上，16核心的神威ghz的时候，双精度浮点运算能力是140.8G，i7 980xe 6核心在3.2ghz，双精度浮点是107.55G。i7的功耗是130W，神威1600的功耗是70W。神威在性能功耗比上已经超越了当时的Intel。　　这就是说，美国继续加强禁售，禁止出售Intel的至强CPU，那么中国完全可以用神威系列CPU加上国防科技大的Matrix2000打造出完全自主的超级计算机。　　虽然编程上麻烦一些，通用性上差一些，但是用于国防上，专业用途毫无问题。　　美国禁售，最后反而可能逼迫出中国芯片的爆发，用毛主席的话说，应该给美国国务院发一枚一吨重的勋章。　　四、工艺软肋也在弥补　　在设计上，中国已经可以向顶峰攀登，但是在制造上，中国芯片行业还不行，Intel的10nm已经在路上，中芯国际的28nm才量产。　　只看图片　　（中芯国际的28nm）　　不过，近期在中芯国际，华为，高通与比利时的一家研究机构合作，已经开始了16nm工艺的探索，中国的芯片制造工艺距离世界先进水平也越来越近。　　看看三星和台积电，这两年距离Intel的距离就近了很多，无非是智能手机火爆，PC停滞，需求拉动技术进步而已。　　而中国制造需要大量芯片，可以形成良好的商业循环，进一步提升工艺与设计能力，几个轮次下来，追上甚至赶超美国并不是天方夜谭。　　美国的禁售对于中国来说可能是坏事，但是站在历史的角度往前看，美国商务部在试图阻碍中国超算技术的同时给自己挖了一个大坑。可以说，正是在美国的禁售下，中国才不得不加快自主研发的脚步，将自身掌握的技术投入实用，形成商业化循环，不断进步。以中国当下庞大的体量和需求，中国芯片行业的进步速度很有可能超过美国，最终替代美国成为芯片行业的霸主。
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　　乐见其成！
　　走台积电的路，让台积电无路可走。加油
　　以市场拉动技术，这个进步确实是很明显的
　　中国好多技术多亏了美国的禁售，否则现在也不会有这样的水平，真的应该谢谢美国
请遵守言论规则，不得违反国家法律法规盘点世界上最强大的超级计算机 天河二号第一
　　我们生活在计算机时代，而超级计算机的规模和数量也就成为了衡量一个国家国际地位的指标之一。　　在最近发布的世界超级计算机500强排行榜上，广州超级计算机中心的“天河二号”超级计算机再次夺冠，这已经是连续三次蝉联排行榜第一名之后第四次夺冠。　　可除了天河二号之外，世界上还有不少超级计算机值得我们关注。最近，科技网站TechRadar就盘点了目前世界上最强大的十台超级计算机。　　1.天河二号　　天河二号是由中国国防科技大学所研发的超级计算机，其浮点运算速度高达每秒33.86千万亿次，已连续四次蝉联世界超级计算机TOP500排行榜第一位，相比第二名“泰坦”速度快了近一倍。天河二号使用的是英特尔Xeon Phi处理器。　　2.泰坦　　泰坦位于美国能源部下属的橡树岭国家实验室，主要用于科学研究使用。它基于克雷公司的XK7系统所打造，使用了Nvidia Tesla GPU和AMD Opteron CPU，速度达到每秒17.5千万亿次浮点运算。到2018年，泰坦将被IBM的Summit所替代。　　3.Sequoia　　这部置于加州劳伦斯伯克利国家实验室的庞然大物曾经位居超级计算机之首，其主要用途是延长老旧核武器的寿命，并展开核聚变相关的实验。Sequoia使用的是IBM Blue Gene/Q系统，它拥有96个机架，98304个计算节点、近160万个处理器核心、内存容量1.6PB（1600TB）。它的速度可达每秒17.1千万亿次浮点运算。　　4.K Computer　　K Computer是日本排名最高的超级计算机，它位于日本神户RIKEN计算科学高级研究所，以其每秒10.5千万次浮点运算速度来“解决当今社会所面临的能源、可持续性、医疗、气候变化、工业和空间挑战”。　　5.Mira　　Mira是另一台基于IBM Blue Gene/Q系统打造的超级计算机，它位于伊利诺伊州莱蒙特的阿贡国家实验室，由美国能源部所有。它是能效最高的超级计算机之一，每秒浮点运算速度可达8.58千万亿次。　　6.Piz Daint　　这台超级计算机是以阿尔卑斯山脉的代恩特峰所命名，它位于瑞士国家超级计算机中心，使用的是克雷的XC90系统，每秒浮点运算速度可达6.27千万亿次。Piz Daint的主要用途是气候和天气建模，同时也会被应用于天气物理、材料科学和生命科学的研究。　　7.Stampede　　这台由戴尔打造的超级计算机位于德州高级计算机中心，它的浮点运算速度为每秒5.1千万亿次。它主要被用于药物物理结构，天气预报和天体物理。　　8.Juqueen　　这台拥有458,752个核心的超级计算机同样基于IBM Blue Gene/Q系统所打造，其浮点运算速度为每秒5千万亿次。Juqueen是前十名当中唯一一台来自德国的超级计算机，它位于德国尤里希研究中心，主要用于神经科学、计算生物学、气候研究和量子物理学方面的研究。　　9.Vulcan　　和Juqueen一样，这台超级计算机也使用了IBM Blue Gene/Q系统，浮点运算速度为每秒4.29千万亿次。它位于加州劳伦斯·利弗莫尔实验室（LLNL）。最近，LLNL和IBM、Nvidia及Mellanox签订了一份新的超级计算机合同，目标是在2017年打造出一台名叫Sierra的超级计算机，以提升核武器建模的能力，以及消除地下测试的需要。　　10.绝密　　这是一台美国政府所有的超级计算机，但和上面这些超级计算机不同的是，它并没有常规的代号，所处位置也并未向公众披露。目前已知的信息是，它基于克雷的CS-Storm系统，每秒浮点运算速度为3.57千万亿次。与此同时，它还是目前能效最高的超级计算机。
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