美国超算Frontier获全球超算Top500榜单榜首，中国则为超算上榜数量最多的国家

5 月 30 日，ISC 2022 国际超级计算大会在德国汉堡举办，发布了第 59 届超级计算机 Top500 榜单。该榜单显示，美国的“前沿（Frontier）”超级计算机排名第一，HPL 得分为 1.102Exaflop/s，是一台真正的百亿亿级超级计算机。

日本神户理化研究所计算科学中心的“富岳（Fugaku）”系统排名第二，HPL 得分为 442PFlop/s；芬兰欧洲高性能计算中心的“LUMI”系统排名第三，得分接近 152PFlop/s。

Frontier 超级计算机来自美国橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory），占地 372 平方米。它由 74 个 HPE Cray EX 专用机柜组成，节点数量达到 9408 个，且每个节点配置了一个 AMD Milan“Trento”7A53 EPYC CPU 和四个 AMD Instinct MI250X GPU，节点之间的连接借助 HPE 的 Slingshot-11 互联技术完成。

（来源：Oak Ridge National Laboratory）

该系统共包括 8730112 个内核，能效评级是 52.23 gigaflops/watt，凭借千兆位以太网完成数据传输。它有 700 PB 大小的存储空间，每秒可提供 75TB 的峰值写入速度。Frontier 在主要用于衡量机器学习的计算速度的测试，即 HPL-AI 基准的混合精度性能测试中获得了 6.88Exaflops 的分数，这意味着它在 AI 方面的性能也非常强大。

(来源：Oak Ridge National Laboratory)

据悉，1.102Exaflop/s 是 Frontier 在 HPL 基准测试中的得分，超过了 1exaflop（E 级），而 1exaflop 是自从 1990 年代中期以后，就被定为了超级计算机排名标准的指标。因此，Frontier 被称为“有史以来最强大的超级计算机”和“真正具有百亿亿次浮点运算能力的机器”。

2020 年 6 月，Fugaku 被评“为世界上最快的超级计算机”，并保持该地位两年多；如今，Frontier 的性能已经是前者的两倍还多，甚至比本次 Top500 榜单上排在它后面的 7 个超级计算机的算力加起来还要多。

对此分数，美国橡树岭国家实验室主任汤姆斯·撒迦利亚（Thomas Zacharia）对媒体表示：“0.1 也不能被打折，每个 0.1 代表 100PFlops，很容易就会被四舍五入，但每个小数点都代表着巨大的能力。”

Top500 榜单组织者解释说：“虽然考虑到 Fugaku 的理论峰值事实上高出一个 exaflop，也有理由称这个系统为百亿亿级超级计算机。然而，Frontier 是唯一能够在 HPL 基准测试中证明这一点的系统。”

Frontier 也是世界上最环保的超级计算机。该系统的功耗仅为 21100KW，能耗比位列全世界第一。同时，美国 ORNL 的 Frontier 测试与开发系统占据 Green500 榜单的榜首，仅配置一个基于 AMD 第三代的 EPYC CPU 和 AMD Instinct MI250X GPU 的专用机柜，就可实现 62.68gigaflops/watt 的能效，这说明 Frontier 的架构也是全球最省电的超级计算架构。撒迦利亚在新闻发布会上发言：“世界上最快的机器也是最节能的，这一事实简直令人惊叹。”

美国橡树岭国家实验室表示：“Frontier 将允许科学家为美国的能源、经济和国家安全开发技术，并解决之前无法解决的计算问题。”目前，Frontier 系统正在田纳西州的橡树岭国家实验室进行集成和测试工作，并将由美国能源部运营，预计在明年初正式开展科学工作。

撒迦利亚还曾说过：“Frontier 正在开创百亿亿级计算的新时代，以解决世界上最大的科学挑战。这一里程碑只是让我们预览了 Frontier 作为科学发现工具的无与伦比的能力。”

长期以来，超级计算机一直是衡量国家实力的重要一环。它先前主要是用于破解密码和设计武器的，现在也在疫苗开发、汽车设计测试、气候变化建模、核爆炸模拟等方面发挥着重要作用。

起初，该领域一直是由美国主导的，但从近年来的 Top500 榜单上看，中国已经逐渐发挥奋勇向前的力量，占据了突出优势。在这一期榜单上，中国共有两个超级计算机进入前十，分别是 HPL 得分为 93PFlop/s、位列第六的“神威·太湖之光”和 HPL 得分为 61.4PFlop/s、位列第九的“天河二号”。

“神威·太湖之光”超级计算机由中国国家并行计算机工程与技术研究中心开发，安装在江苏无锡的国家超级计算中心。“天河二号”超级计算机则由中国国防科技大学开发，安装在广州的国家超级计算中心。

此外，中国和美国是超级计算机上榜数量最多的国家。中国以 173 台的数量位列第一，美国从上一期的 150 台下降到 127 台，位列第二，这两个国家超级计算机的上榜总数量占据了 Top500 榜单总数量的三分之二。而日本、德国和法国超级计算机上榜数量位列前五，分别是 34 台、31 台和 22 台。

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参考：

https://www.ornl.gov/news/frontier-supercomputer-debuts-worlds-fastest-breaking-exascale-barrier

https://www.nextplatform.com/2022/05/30/at-long-last-hpc-officially-breaks-the-exascale-barrier/

https://www.hpcwire.com/2022/05/30/top500-exascale-is-officially-here-with-debut-of-frontier/

https://www.nytimes.com/2022/05/30/business/us-supercomputer-frontier.html

https://www.top500.org/news/ornls-frontier-first-to-break-the-exaflop-ceiling