超算TOP500：美国Frontier击败日本富岳登顶

电子工程专辑 2022-06-01 11:59

5月30日，在德国汉堡举行的ISC 2022公布了第59届的全球超算TOP500榜单，位于美国橡树岭国家实验室 (ORNL) 的新型超级计算机Frontier以绝对优势，成功超越日本的Fugaku，成为了全球最强超级计算机，同时也是全球首个真正的百亿亿次超级计算机。中国的神威·太湖之光和天河二号排名下滑至第六和第九。

全球超算最新排名

每半年更新一次的超级计算机排行榜TOP500发布2022年上半年的榜单，来自日本的富岳(Fugaku)连续霸榜两年后，被美国橡树岭国家实验室的Frontier轻松翻倍挑落，这也展现出尖端半导体行业实际的发展进程。特别值得关注的是，此次发布的榜单中，有三台超算为本次新进榜单，其中就包括排名第一的美国橡树岭国家实验室Frontier。

作为本次榜单的最大亮点，Frontier的存在也使得超级算力的计量单位又推进了一步。在过去两年日本富岳(Fugaku)霸榜期间，榜单的计算单位一直是Petaflops，即每秒浮点运算千万亿次(1后面跟15个零)。而Frontier的测试算力达到1102Petaflops，即TOP500榜单上首个披露每秒浮点运算能力达到百亿亿次(Exaflop，1后面跟18个零)的超算。

欧盟在超算领域的发力也有目共睹，本次榜单中位于芬兰的LUMI一举挤进前三，这台机器隶属于欧洲高性能计算联合事业部，将为欧洲多国提供超级算力的服务。另一台今年新上榜的超算是来自法国的Adastra超级计算机。

由于后来者的加入，中国的神威·太湖之光和天河二号虽然继续位列前十，但排名稍有下降。

图片来源：TOP500官网

Frontier：性能最强，能效最高

据介绍，Frontier在美国橡树岭国家实验室的计算设施(OLCF)占地372平方米，由74个Cray EX机柜组成，拥有9,408个节点，每个节点配备一个AMD Milan “Trento”7A53 Epyc CPU和四个AMD Instinct MI250X GPU(GPU核心总数达到了37,632)。每个节点通过Hewlett Packard Enterprise(HPE)的200 Gbit/秒的Slingshot-11互连连接。每个节点在CPU上运行512GiB DDR4内存，在整个节点上运行了 512GiB HMB2e(每个 GPU 128GiB)以及一致的内存。

整个Frontier 系统聚合了8730112个计算核心，9.2 PB的内存(包括4.6 PB的DDR4和4.6 PB的HBM2e)，37 PB的节点本地存储，并可访问716 PB的中心范围存储。

凭借强大的硬件配置，Frontier在Linpack基准测试下达到了1.102 exaflops 的峰值实测性能，是排名第二的日本Fugaku性能(442 petaflops)的两倍，比TOP500榜单上第2至8名性能的总和还要高。

美国橡树岭国家实验室主任Thomas Zacharia 在昨天举行的媒体预先简报会上说，“1.1 exaflops的性能，很容易四舍五入而忽视这个0.1，但这个0.1代表了100 petaflops的巨大性能。”

此外，TOP500榜单上还列出了Frontier的理论最大峰值速度(rPeak)，但HPE 和美国橡树岭国家实验室及其他相关者，希望进一步的进行优化，以将Frontier的理论峰值速度提高到2 petaflops的项目目标。在这种情况下，Linpack得分也将得到提高(Linpack 效率也可能提高，目前仅为65.4%)在昨天举行的媒体简报会上，Thomas Zacharia也证实了这一消息。

更为值得一提的是，Frontier功耗仅为21,100KW，比排名第二的Fugaku的29,899KW功耗还要更低。同时，Frontier还以每瓦52.23 gigaflops的极高能效比，超过了日本的Preferred Networks MN-3系统，在Green500中也位居榜首。

“世界上最快的超算也是最节能的，这一事实简直令人惊叹。”Thomas Zacharia说到。

大国激烈角力超算

随着AI、云计算近几年来在多个尖端行业开花结果，多国政府也明确将数据视作重要的生产资料，有关算力的竞争也在快速突破。考虑到E级计算机已经成为新上马项目的重要参考标杆，“世界前十”的门槛料将迅速跃升。

根据美国政府披露的计划，该国准备投入超过50亿美元建设数个E级超算，Frontier正是这项计划的排头兵。由于采用了最新的技术，Frontier能耗同样也是排行榜中最优秀的，每瓦浮点运算能力达到522.3亿次。值得一提的是，本次新上榜的三台机器全都基于慧与科技(HPE)的Cray EX超算平台，内部使用的是AMD在2021年发布的第三代EPYC(霄龙)服务器处理器。

对于被轻松踢下“世界第一”的日本来说，眼下也在着手开发富岳后的新一代超算。对于公共财政愈发吃紧的日本政府而言，大约1000亿日元(近7.8亿美元)的投入正变得愈发沉重。东京大学公共政策学院教授铃木一人解读称，超算属于经济安全领域，在计算速度方面日本并不会单纯谋求世界第一，更重要的是在使用超算能力方面不依赖于外国。

据《日经新闻》介绍，日本机床公司森精机使用富岳超算，能够在10分钟内得出材料加工的测算结果，而通过机器实验，这个过程可能需要8个小时。

本文根据环球网、芯智讯、雪球、上观新闻资料综合报道