关于作者
一个毕业于北京大学数学力学系，在中国科学院计算所、计算中心和网络中心工作过，在澳大利亚科工组织DMS、香港浸会学院数学系和中国21世纪议程管理中心等处工作过，多次获国家和中科院科技奖并享受政府特殊津贴的退休老头。现在在【中国科普博览】网“科学新语林”栏目里开设一个《数学与计算机》的个人专栏，愿和爱好数学与计算机的各界网友和青少年朋友，谈谈对数学与计算机的看法、想法。
超级计算机与天河二号（一）
张建中
2013年12月16日
超级计算机（Super-Computer），又叫高性能计算机（High Performance Computer， HPC）、巨型计算机，是相对于大型计算机而言的一种运算速度更快、存储容量更大、通信能力更强、功能更完善的计算机，现多指每秒运算速度在万亿次以上、存储容量超过千万字节的电子计算机，配有多种外部和外围设备及丰富的、高功效的软件系统。超级计算机含六个超级，即计算速度超级快、存贮容量超级大、体积超级大、通信能力超级强、耗电超级多、造价超级贵。
超级计算机是一个动态概念，其标准和水平随技术的发展不断提高。一个时期内的超级计算机到下一时期可能成为一般的计算机；一个时期内的超级计算机技术到下一时期可能成为一般的计算机技术。
现在，根据多个不同的标准、方法来衡量超级计算机的性能并对其进行排名。
众所周知，超算领域有三种重要测试方法,因而有三个重要榜单：一是通过Linpack测试浮点运算能力（性能）的Top500榜单(见网站www.top500.org)；再是测试每瓦运算能力（节能）的Green500榜单(见网站www.green500.org)；三是测试数据解析能力（效率）Graph500榜单(见网站www.graph500.org)。这里，top500为时最早，影响最大。
最早推出的是“超级500强,即TOP500”,经 Linpack 比较传统的数值运算能力。“性能500强，即Graph500”，通过一系列标准来衡量超级计算机性能，利用图论去分析超级计算机在模拟生物、安全、社会以及类似复杂问题时的吞吐量进行排名。“绿色500，即Green500”不同于TOP500和Graph500，在关注超级计算机计算性能的同时，更加关注超级计算机的能耗问题，它通过测量与能耗相关的实测性能来对超级计算机的能效进行评定，用Mflops/W（百万次浮点操作/瓦）作为指标来表征超级计算机的绿色程度。
关于超级计算机排行榜TOP500和Linpack的更多的有关信息,可参考本专栏2012年6-7月份中的文章【参见文后链接】。
（1）2013年全球超级计算机排行榜TOP 500发布 ？天河二号蝉联世界冠军
www.top500.org网站于2013年11月18日发布了最新的第42届全球超级计算机TOP500排行榜。中国国防科学技术大学研制的“天河二号”以33.86Pflops（1P=250=1,0245=1,125,899,906,842,624≒1015？ (peta)千万亿数量数）的Linpack测试性能再次荣登榜首，峰值性能为54.9Pflops。位于第二名的仍是“泰坦”系统，Linpack测试性能为17.59Pflops。
[caption id="attachment_980" align="aligncenter" width="500"]
2013年两次排名第一的中国超级计算机天河二号和第二名的美国超级计算机“泰坦”[/caption]
本次TOP500相关重点内容如下：
榜单前十名系统中，除了第六名的“代恩特峰”系统是新升级系统外，其他系统情况变化不大。“代恩特峰”是一台Cray XC30系统，安装于瑞士国家超级计算中心，目前是欧洲最强大的超级计算机。该系统也是TOP10中能效最高的系统，达到2697.2Mflops/W，功率为2.33MW；
榜单前五名系统的峰值性能均超过了10Pflops，其中前四台的Linpack性能超过10Pflops；
共有31台系统性能超过1Pflops，而六个月前为26台；
此次500台系统的总性能从六个月之前的223Pflops增加到了250pflops；
美国系统的保有量从上次的253台增至本次的264台，中国则从65台降至63台，但仍位居第二，日本以28台位列第三，英国、法国和德国分别以23台、22台和20台位列第四至第六位；
从研制公司来看，HP、IBM和Cray公司位列前三名，分别为195台、166台和50台；
有53台系统采用了加速器或协处理器，其中38台采用NVIDIA GPU，2台采用ATI Radeon GPU，13台采用Intel MIC处理器（Xeon Phi）。TOP10中排名第一的“天河二号”和排名第七的“蜂拥”使用了Intel Xeon Phi处理器，排名第二的“泰坦”和排名第六的“代恩特峰”采用了NVIDIA GPU；
总共有470台系统采用了六核或更多内核的处理器，而六个月前为440台；
共有412台系统采用了Intel处理器，比六个月前增加12台；
IBM的蓝色基因/Q仍是TOP10中最受欢迎的系统，共有四台采用了该结构。
[caption id="attachment_981" align="aligncenter" width="523"]
IBM的蓝色基因/Q超级计算机[/caption]
在排名之外，本届超级计算机 TOP 100榜单中还有以下几大亮点值得关注：
亮点1：天河二号：性能占据T0P 100性能之和的2/3
尽管天河二号毫无悬念地夺得本届超级计算机 TOP100冠军，一台机器即占据了所有上榜系统性能之和的三分之二。
亮点2：上市企业首次现榜单
厦门超级计算中心(一期)神威4000H系统，采用CPU+GPU结构，排名75。厦门超级计算中心是一家新成立的超算中心，其特别之处在于它是全国第一家由上市企业进行运维管理的超算中心，这也意味着，从超算中心运维管理角度，TOP100榜单中首次出现上市企业的身影。
亮点3：曙光蝉联“五连冠”
从厂商市场份额来看，IBM、曙光各以35套上榜系统并列第一。
其中，曙光已经连续五年摘取超级计算机 TOP100榜单市场份额第一。曙光之所以取得这么好的成绩，一是得益于计算机体系结构的不断创新，二是曙光不断开拓寻找超级计算机机的市场。
此外惠普凭借13套上榜系统也从去年的排名第四上升至排名第三。
从系统份额角度来看，研制天河二号、天河一号A等超级计算机的国防科大则遥遥领先(37.4Pflops)。
亮点4：互联网应用领域超过50%
印象中，超级计算机主要应用在科学计算等领域，但是，本届榜单却告诉我们，共有54套系统是应用于互联网服务、电信和游戏领域，说明超级计算机应用范围十分广泛。
亮点5：Xeon Phi协处理器崭露头角
Xeon Phi协处理器是英特尔新推出的一款加速器。冠军天河二号共16000个运算节点，每节点配备两颗Xeon E5 处理器、三个Xeon Phi 57协处理器，所以累计使用了48000个Xeon Phi协处理器。
除了天河二号，记者目前看到使用了Phi处理器的还有上海交通大学超级计算机机“ ”(浪潮天梭TS10001)系统。“ ”排名37，采用的CPU+GPU+Intel Phi混合结构，且在高效自建系统中规模最大。
此外，本届TOP 100榜单中还有一个亮点是，国家气象局、广东省气象局引进IBM PureFlex460 系统三台，分别排名11,11与22，这代表着气象系统重新进入榜单前列。
相关文章：
1、2012年TOP500超级计算机排行榜：/blog/2012062800224.html
2、如何刻画超级计算机的计算速度：/blog/2012070200236.html
3、TOP500如何为超级计算机排名：/blog/2012070413249.html
4、TOP500超级计算机排名的意义：/blog/2012070606257.html
5、超级计算机的十大用途：/blog/2012070900262.html
6、衡量超级计算机实际性能的“尺子”：/blog/2012071201264.html
7、“尺”有所短：Linkpack的缺陷与不足：/blog/2012071602268.html
超级计算机是一个动态概念，其标准和水平随技术的发展不断提高。一个时期内的超级计算机到下一时期可能成为一般的计算机；一个时期内的超级计算机技术到下一时期可能成为一般的计算机技术。
现在，根据多个不同的标准、方法来衡量超级计算机的性能并对其进行排名。
众所周知，超算领域有三种重要测试方法,因而有三个重要榜单：一是通过Linpack测试浮点运算能力（性能）的Top500榜单(见网站www.top500.org)；再是测试每瓦运算能力（节能）的Green500榜单(见网站www.green500.org)；三是测试数据解析能力（效率）Graph500榜单(见网站www.graph500.org)。这里，top500为时最早，影响最大。
最早推出的是“超级500强,即TOP500”,经 Linpack 比较传统的数值运算能力。“性能500强，即Graph500”，通过一系列标准来衡量超级计算机性能，利用图论去分析超级计算机在模拟生物、安全、社会以及类似复杂问题时的吞吐量进行排名。“绿色500，即Green500”不同于TOP500和Graph500，在关注超级计算机计算性能的同时，更加关注超级计算机的能耗问题，它通过测量与能耗相关的实测性能来对超级计算机的能效进行评定，用Mflops/W（百万次浮点操作/瓦）作为指标来表征超级计算机的绿色程度。
关于超级计算机排行榜TOP500和Linpack的更多的有关信息,可参考本专栏2012年6-7月份中的文章【参见文后链接】。
（1）2013年全球超级计算机排行榜TOP 500发布 ？天河二号蝉联世界冠军
www.top500.org网站于2013年11月18日发布了最新的第42届全球超级计算机TOP500排行榜。中国国防科学技术大学研制的“天河二号”以33.86Pflops（1P=250=1,0245=1,125,899,906,842,624≒1015？ (peta)千万亿数量数）的Linpack测试性能再次荣登榜首，峰值性能为54.9Pflops。位于第二名的仍是“泰坦”系统，Linpack测试性能为17.59Pflops。
[caption id="attachment_980" align="aligncenter" width="500"]
2013年两次排名第一的中国超级计算机天河二号和第二名的美国超级计算机“泰坦”[/caption]
本次TOP500相关重点内容如下：
榜单前十名系统中，除了第六名的“代恩特峰”系统是新升级系统外，其他系统情况变化不大。“代恩特峰”是一台Cray XC30系统，安装于瑞士国家超级计算中心，目前是欧洲最强大的超级计算机。该系统也是TOP10中能效最高的系统，达到2697.2Mflops/W，功率为2.33MW；
榜单前五名系统的峰值性能均超过了10Pflops，其中前四台的Linpack性能超过10Pflops；
共有31台系统性能超过1Pflops，而六个月前为26台；
此次500台系统的总性能从六个月之前的223Pflops增加到了250pflops；
美国系统的保有量从上次的253台增至本次的264台，中国则从65台降至63台，但仍位居第二，日本以28台位列第三，英国、法国和德国分别以23台、22台和20台位列第四至第六位；
从研制公司来看，HP、IBM和Cray公司位列前三名，分别为195台、166台和50台；
有53台系统采用了加速器或协处理器，其中38台采用NVIDIA GPU，2台采用ATI Radeon GPU，13台采用Intel MIC处理器（Xeon Phi）。TOP10中排名第一的“天河二号”和排名第七的“蜂拥”使用了Intel Xeon Phi处理器，排名第二的“泰坦”和排名第六的“代恩特峰”采用了NVIDIA GPU；
总共有470台系统采用了六核或更多内核的处理器，而六个月前为440台；
共有412台系统采用了Intel处理器，比六个月前增加12台；
IBM的蓝色基因/Q仍是TOP10中最受欢迎的系统，共有四台采用了该结构。
[caption id="attachment_981" align="aligncenter" width="523"]
IBM的蓝色基因/Q超级计算机[/caption]
附表？ 第42届TOP500前10台系统
（2）2013年中国超级计算机排行榜TOP 100发布 ？天河二号仍是最大亮点
10月29日，在2013年全国超级计算机学会大会上，2013中国超级计算机 TOP100榜单公布：作为最新一届全球超级计算机 TOP 500冠军的天河二号自然以无可比拟的优势夺得第一，2012年TOP100榜单冠军天河一号A超级计算机排名第二，超级计算机神威蓝光排名第三。
在排名之外，本届超级计算机 TOP 100榜单中还有以下几大亮点值得关注：
亮点1：天河二号：性能占据T0P 100性能之和的2/3
尽管天河二号毫无悬念地夺得本届超级计算机 TOP100冠军，一台机器即占据了所有上榜系统性能之和的三分之二。
亮点2：上市企业首次现榜单
厦门超级计算中心(一期)神威4000H系统，采用CPU+GPU结构，排名75。厦门超级计算中心是一家新成立的超算中心，其特别之处在于它是全国第一家由上市企业进行运维管理的超算中心，这也意味着，从超算中心运维管理角度，TOP100榜单中首次出现上市企业的身影。
亮点3：曙光蝉联“五连冠”
从厂商市场份额来看，IBM、曙光各以35套上榜系统并列第一。
其中，曙光已经连续五年摘取超级计算机 TOP100榜单市场份额第一。曙光之所以取得这么好的成绩，一是得益于计算机体系结构的不断创新，二是曙光不断开拓寻找超级计算机机的市场。
此外惠普凭借13套上榜系统也从去年的排名第四上升至排名第三。
从系统份额角度来看，研制天河二号、天河一号A等超级计算机的国防科大则遥遥领先(37.4Pflops)。
亮点4：互联网应用领域超过50%
印象中，超级计算机主要应用在科学计算等领域，但是，本届榜单却告诉我们，共有54套系统是应用于互联网服务、电信和游戏领域，说明超级计算机应用范围十分广泛。
亮点5：Xeon Phi协处理器崭露头角
Xeon Phi协处理器是英特尔新推出的一款加速器。冠军天河二号共16000个运算节点，每节点配备两颗Xeon E5 处理器、三个Xeon Phi 57协处理器，所以累计使用了48000个Xeon Phi协处理器。
除了天河二号，记者目前看到使用了Phi处理器的还有上海交通大学超级计算机机“ ”(浪潮天梭TS10001)系统。“ ”排名37，采用的CPU+GPU+Intel Phi混合结构，且在高效自建系统中规模最大。
此外，本届TOP 100榜单中还有一个亮点是，国家气象局、广东省气象局引进IBM PureFlex460 系统三台，分别排名11,11与22，这代表着气象系统重新进入榜单前列。
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5、超级计算机的十大用途：/blog/2012070900262.html
6、衡量超级计算机实际性能的“尺子”：/blog/2012071201264.html
7、“尺”有所短：Linkpack的缺陷与不足：/blog/2012071602268.html