人算不如“超算” 超级计算机离我们有多远
扫描二维码
随时随地手机看文章
“天河二号”重夺TOP500榜首
21ic电子网讯：在6月17号揭晓的世界超级计算机TOP500排名中，来自我过国防科技大学研制的天河二号毫无悬念的成为了全球运算速度最快的计算机。而在总TOP500的榜单中，中国上榜66款，成为亚洲上榜最多的国家。可以说如今中国在高性能计算机领域中已经仅次于美国、稳居第二。
全球高性能计算TOP500排行榜创立于1993年，旨在跟踪未来高性能计算发展趋势并为其提供技术支撑。TOP500排行榜榜单于每年的6月和11月发布两次。TOP500如今已经成为衡量高性能计算领域发展水平的标准，其不但可以让人们了解高性能计算领域的最新技术和发展趋势，更可以据此预测未来高性能计算产业的走向。
在最新公布的TOP500名单中，来自国防科技大学研制的天河二号超级计算机系统，以峰值计算速度每秒5.49亿亿次、持续计算速度每秒3.39亿亿次双精度浮点运算的优异性能位居榜首。时隔两年半之后，中国超级计算机天河二号重返世界第一。
▲ TOP500前十名榜单
中国“天河二号”超级计算机是凭借什么再次问鼎呢？从资料中我们可以了解：天河二号的处理器采用的是32,000颗Ivy Bridge的Xeon和48,000颗的Xeon Phi共计2,120,000个内核。内存总容量1400万亿字节，存储总容量12400万亿字节，最大运行功耗17.8兆瓦，能效比提升了2倍，计算性能和计算密度均提升了10倍以上。
天河二号重返世界第一经历了两年半的时间，期间，日本的“京”，美国的“红杉”、“泰坦”超级计算机先后夺得世界第一，可见超算领域竞争是多么激烈，为何如此多的国家在超算领域投入这么巨大的人力呢？超算的排名是按照什么标准评判出来的？中国的天河二号排名第一具有什么样的意义？在接下来的文中，笔者将为大家一样作答！
超级计算机的排名是用什么标准来衡量的？
天河二号的再次登峰排名榜首，天河计算机的峰值性能也从4.7千万亿次提至5.49亿亿次，这是中国超级计算机相继刷新世界纪录的计算速度。但是很多网友不免会问他，超级计算机的标准是由什么衡量的呢？峰值性能是怎么样得出的？下面我们来看一下。
目前评判超级计算机的性能的标准是LINPACK（线性系统软件包），简单来说，就是看谁在求解一元N次稠密线性代数方程组时的速度运行更快，以此来评价高性能计算机的浮点性能。其仅是测试性能的一种方式，跟我们评测熟悉的IOmeter等软件类似，只不过针对的测试领域不同。
▲ 天河二号测试数据
此次TOP500的基准测试的看点不再是以往那种高度类似的高端计算机系统在性能上的微乎其微的差异。不同以往几年，在结果公布前这次第一名的公布毫无悬念。就是天河二号。早在去年十一月份排名上的几个超级计算机系统都没有多大变化。甚至泰坦的数据都是直接使用去年十一月的结果。
此次天河2号最大的看点无疑是中国制造，天和二号系统的大部分功能都是在中国开发的，而且只是在计算的主要部分使用了英特尔的处理器产品。在互连、操作系统、前端处理器和软件工具上基本都是采用中国原生的。
此次天河二号重登榜首的意义远大与天河一号初登榜首的时候，相比于上一代产品，此次的天河二号加入了更多的中国制造、中国研发，也标准着我国在高性能领域的逐渐崛起。
排名是否代表国家整体计算机实力？
中国天河2号荣登榜首的消息向世界发出一个声音，中国已经正式进入超级计算的领域。而且在此次TOP500排名中，有来自中国的66套系统，显示了中国现已成为全球第二大高性能计算使用国，超过了日本，英国，法国和德国，仅次于美国。
▲ 天河二号
我国排名超算排名靠前是否代表我国整体计算能力已经非常靠前了呢？其实，TOP500的排名，仅仅是计算机速度的比赛，并不能判断一个国家整体计算机实力。不能只看冠军一个指标，同时还要有网络、处理器、操作系统以及软件工具等方面的关系。
天河二号之所以能引起国外的注意，首先还是其整体设计结合了大部分中国开发的产品，除了在主要的计算部分采用的是英特尔产品外，其在网络、操作系统、软件方面都是采用中国原生的系统。也让国外见识到了我国真正的实力。
关于最后一点，正如Dongarra提到的，“该系统的大部分功能都是在中国开发的，而且他们只在主要计算部分使用了英特尔的产品。也就是说，互连、操作系统、前端处理器和软件工具基本上都是中国原生的。”
但我国的超级计算机与国外相比仍然存在着一定缺陷，首先，我国的超级计算机大部分采用的是GPU的加速核心，虽然提升了名词，但是应用并不广泛。其次，我国并没有掌握领先的CPU技术，大规模使用的还是英特尔的芯片。第三，我国超级计算机的应用方面很少，还需要加强应用上的表现。
超级计算机的功耗问题值得注意
超级计算机虽然能给我们带来超级的计算能力，这主要是取决于其“核心”技术，数以百万计的核心运算才能提供如此出色的处理器速度。但是同样，核心的高速运转同样带来着强大的功耗，一直困扰着超算中心。
▲ 功耗表格
目前采用的超级计算机评比标准LINPACK中，并没有考虑到超级计算机的功耗，只看超算的运行速度。不过，现在超级计算机的功耗也已经出现在评判标准中。人们已经开始关注节能减排方面的表现。
我们在看一个超级计算机的综合实力的时候，其实还有一个非常重要的指标，那就是功耗！天河二号的功耗上表现如何呢？可以说，其在性能功耗比方面仍有待提供，虽然天河二号的运算能力已接近Titan的两倍，但Titan仍为500大排行榜上最省电的系统。
曾经在2008年的TOP500超算排行榜中傲视群雄的IBM超算“走鹃(Roadrunner)”在2013年正式退休。而洛斯阿拉莫斯国家实验室宣布走鹃退休的原因是功耗太高导致的运营成本居高不下。可见，功耗太高已经成为影响超级计算机是否能够运行下去的重要指标。
超级计算机究竟有什么用呢？
针对超级计算机，大家可能又会不禁发问，我们每年在超级计算机研发方面投入如此多的资金，究竟有什么用途呢？超算似乎离我们每个人的生活很远？是否是在浪费钱呢？
其实则不然，一个国家的高性能计算机，直接关机到整个国家的民生问题、国家完全问题等。没有高性能计算机，国家的重大科研项目就很难执行，没有超级计算机，我们就不能提供巨大的运算能力。几乎在所有领域中，高性能的计算机都起到了举足轻重的作用。
超算计算机在天气中的应用如今已经非常普遍，可以大大提高天气预报的准确性，捕捉大气变化，提前预防灾害。同时在电影行业，超级计算机的应用也非常广，例如3D电影的处理，是需要高性能的计算机去支持完成的。
▲ 超算在航空领域的应用
其实在我们日常生活中，超级计算机也与我们离的很近，例如经济、科技、交通。国防等领域存在一系列复杂、大型的问题，都建立了越来越精细的物理模型，都需要超级计算机的求解。
文章总结：此次天河二号重夺TOP500榜首，而且加入了更多中国制造，我们从众看到了我国在高性能计算方面的进步与成果。同时在计算核心方面，我们仍有进步的空间。超级计算机关系着每个人的日常生活，期待我国在高性能方面取得更显著的成果。
下载文档
