科研信息化技术与应用 2015, 6(1): 资讯观察 / NEWS & VIEWS 2014 年中国高性能计算机发展现状分析与展望张云泉中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室, 北京摘要 : 本文根据 2014 年 11 月发布的中国高性能计算机 TO

Size: px

Start display at page:

Download "科研信息化技术与应用 2015, 6(1): 资讯观察 / NEWS & VIEWS 2014 年中国高性能计算机发展现状分析与展望张云泉中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室, 北京摘要 : 本文根据 2014 年 11 月发布的中国高性能计算机 TO"

愿菱衡
5 years ago
Views:

1 科研信息化技术与应用 2015, 6(1): 资讯观察 / NEWS & VIEWS 2014 年中国高性能计算机发展现状分析与展望张云泉中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室, 北京摘要 : 本文根据 2014 年 11 月发布的中国高性能计算机 TOP100 排行榜的数据, 对国内高性能计算机的发展现状从总体性能制造商行业领域等方面进行了深入分析我们发现, 由于天河二号超级计算机的发布, 中国 TOP100 的平均 Linpack 性能已经从两年前的落后一年变为比国际 TOP500 平均 Linpack 性能高的局面, 且 TOP100 的入门性能门槛也第一次超过 TOP500 在此基础上, 根据十三届排行榜积累的性能数据和能够得到的其他公开历史数据, 对未来几年中国大陆高性能计算机的发展趋势进行了分析预测根据新的数据和实际情况, 经修正后我们认为, 累计 Linpack 性能将在 2015 年到 2016 年间达到 100Petaflops, 比我们原来预期的晚 ; 峰值 100Petaflops 的机器将在 2015 年到 2016 年间出现 ; 峰值 Exaflops 的机器将在 2019 年到 2020 年间出现, 比我们原来预期的晚 2 年单台机器峰值超过累计 Linpack 性能的情况出现在 2018 到 2019 年间关键词 : 高性能计算机 ;TOP100; 排行榜 ; 性能 ; 分析 doi: /j.issn State-of-Art Analysis and Perspectives of 2014 China HPC Zhang Yunquan State Key Laboratory of Computer Archintecture, Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Sciences, Beijing ,China 基金项目 : 国家高技术研究发展计划 (863 计划 )(2006AA01A105) 89

2 科研信息化技术与应用,2015, 6 (1) Abstract: In this paper, we first introduce the background of China HPC TOP100 rank list. Then we give the total performance trend of China HPC TOP100 and TOP 10 of Followed with this, the performance, manufacturer, and application area of 2014 China HPC TOP100 are analyzed in detail. We found out that the average Linpack performance of China TOP100 has surpassed the TOP500 quickly with the release of Tianhe-2 again. Based on public available historical data and TOP100 supercomputers peak performance data from 1993 to 2014 in China mainland, we predict the future performance trend of China HPC TOP100. We found out that the total Linpack performance of China HPC TOP100 rank list will be over 100Petaflops between 2015 and 2016, delayed for one year; supercomputer with 100Petaflops peak performance will appear between 2015 and 2016, and supercomputer with Exaflops peak performance will appear between 2019 and 2020, delayed for two years. The peak performance of one system surpass the total Linpack performance of TOP100 will appear between 2018 and Keywords: High Performance Computer; TOP100; rank list; performance; analysis 1 背景在国际上, 自 1993 年起每年都会按 Linpack 的测试性能公布在世界范围内已安装的前 500 台高性能计算机排行 [1], 成为高性能计算机研制生产市场发展应用交流和趋势分析预测的重要参考在 2002 年之前, 我国的高性能计算机未曾向国际申报 Linpack 性能测试结果, 故而未列入国际 TOP500 排行榜在中国软件行业协会数学软件分会发布首次中国高性能计算机排行榜的 2002 年当年, 就实现了零的突破在中国 TOP50 排行榜中名列第一的联想深腾 1800 万亿次机群名列 2002 年世界 TOP500 第 43 名, 结束了在世界 TOP500 排行榜没有国产高性能计算机的历史 2003 年, 在中国 TOP100 排行榜中名列第一的联想深腾 6800 万亿次机群名列 2003 年世界 TOP500 第 14 名, 达到了国产高性能计算机的历史新高 2004 年, 在中国 TOP100 排行榜中名列第一的曙光 4000A 更是取得了 6 月份 TOP500 排行榜世界第十的历史性突破, 引起世界关注在 2005 年, 中国 TOP100 的第一名自发布以来首次被国外厂商夺走, 但国产计算机所占的份额却首次赶超国外计算机, 国产计算机亦喜亦忧由于处于发展的平台期,2006 和 2007 年中国 TOP100 排行榜让人开始为国产并行机担忧了, 不但第一名的位置未夺回, 所占份额维持在 40% 左右, 未见增长在国家十一五 863 计划的高效能计算机与网格软件重大专项里部署了研制更大规模的 Petaflops 的高性能计算机的课题, 并在 2008 年底推出了峰值超过百万亿次的两台国产高效能计算机我们在 2008 年发布的中国 TOP100 排行榜中看到了国家 863 项目对改变国产高性能计算机现状的显著推动作用 2009 年, 这一推动效果更加明显,2009 年 10 月发布的国产天河一号千万亿次超级计算机以 563.1TFlops 的 Linpack 性能名列 2009 年 11 月国际 TOP500 排行榜的第 5 名, 是国产超级计算机首次进入世界前五名, 取得了历史新高 2010 年 9 月发布的国产天河一号 A 千万亿次超级计算机通过采用先进的 CPU+GPGPU 的异构混合加速体系架构, 以 2.56PFlops 的 Linpack 性能夺取 2010 年 11 月国际 TOP500 排行榜的第一名, 是中国国产超级计算机首次夺得世界冠军, 我国安装的超级计算机的上榜数量也首次超越日本和欧盟, 排名世界第二, 仅次于美国, 标志着我国超级计算机硬件的研制水平达到国际领先水平但是, 美日欧等国从不甘心将世界第一的位置长久的让中国国产超级计算机占据, 仅仅在 2011 年起不到 2 年的时间里, 日本和美国先后投入巨资研制成功京速机红杉和 Titan, 其最高峰值性能已接近 30PFlops, 最高 Linpack 性能超过 15PFlops, 先后重新夺取了三次世界第一的位置 ; 而深陷欧债危机的欧盟国家也不甘落后, 其在国际 TOP500 前十名上的机器数量也快速增加到 3 套, 且有两套系统的性能超 90

张云泉等 :2014 年中国高性能计算机发展现状分析与展望过天河 1A 2013 年, 我国的高性能计算机科研工作者戒骄戒躁, 刻苦攻关, 勇攀高峰, 分别于 2013 年 6 月和 11 月凭借由国防科大研制的天河 2 号超级计算机, 两次夺取世界 TOP500 第一名迄今为止, 中国研制的天河系列超级计算机已经四次夺取世界第一名, 牢牢站稳了中国在世界 TOP500

3 张云泉等 :2014 年中国高性能计算机发展现状分析与展望过天河 1A 2013 年, 我国的高性能计算机科研工作者戒骄戒躁, 刻苦攻关, 勇攀高峰, 分别于 2013 年 6 月和 11 月凭借由国防科大研制的天河 2 号超级计算机, 两次夺取世界 TOP500 第一名迄今为止, 中国研制的天河系列超级计算机已经四次夺取世界第一名, 牢牢站稳了中国在世界 TOP500 超级计算机冠军俱乐部的为止由此可见, 超级计算系统作为计算科学的必备基础设施, 已经成为国家之间的战略必争点和创新转型的利器此次测评按国际惯例选用 Linpack 测试 (HPL) [4],2008 年 9 月底刚刚发布最新的 2.0 版本本文给出对中国软件行业协会数学软件分会联合国家 863 高性能计算机评测中心和中国计算机学会高性能计算专委会于 2014 年 11 月发布的中国高性能计算机 [1] 性能 TOP100 排行榜数据的深入分析与展望文中的图表数据主要来源于中国 HPC TOP100 以下将中国 HPC TOP100 简称中国 TOP100 [2] 2 总体性能分析本节图 1 和表 1 分别给出的是中国 TOP100 的总体性能发展趋势图以及 TOP10 计算机情况的列表和 2014 年 11 月发布的世界 TOP500 高性能计算机的情况相比较, 可以看到 : 2014 年 11 月世界 TOP500 总 Linpack 性能达到了 309PFlops, 是 2013 年 224 PFlops 的 1.38 倍, 增图 1 中国高性能计算机年度性能发展趋势 ( ) Fig.1 Performance development trend of China HPC TOP100( ) 速变慢 ; 而根据 2014 年中国 TOP100 排行榜的数据, 中国 TOP100 的总 Linpack 性能是 68.6PFlops, 是 2013 年 57.3PFlops 的 1.2 倍, 增速从 2013 年的 3.58 倍快速下降 2013 年 6 月, 国防科大研制的天河 2 号超级计算机, 以 33.86PFlops 的 Linpack 性能, 将 Cray 公司的 Titan( 土卫六 ) 从排行榜第一名的位置赶下台, 并在 2013 年 11 月 2014 年 6 月和 11 月, 毫无悬念的蝉联了四次世界 TOP500 第一名目前世界上共有 50 套系统突破了 Linpack 千万亿次大关, 共有 72 套系统的峰值突破了千万亿次大关中国 TOP100 排行榜第一名的位置再次被由国防科大制造并将安装在国家超级计算广州中心的天河 -2 号夺得, 其峰值性能达 54.9PFlops, 其 Linpack 性能在国产计算机中率先突破 30PFlops 大关, 达 33.86PFlops, 且世界排名第一名部署在国家超算天津中心的天河 1A, 以 2.56PFlops 的 Linpack 性能位居第二名, 其世界排名也降为第十七名部署在山西吕梁云计算中心的天河 -2, 以 2.07PFlops 的性能, 勇夺全国第三名, 其世界排名为 21 名部署在国家超算济南中心的神威蓝光, 以 795.7TFlops 的 Linpack 性能屈居全国第四名, 该机器也是我国历史上首台且目前唯一以台全部采用国产 16 核申威 1600 处理器研制的千万亿次超级计算机, 标志着我国国产处理器的研制水平达到了新的高度, 该机的世界排名下降至第 65 名目前中国国内共有 36 套系统突破了峰值千万亿次大关, 但只有 3 套系统的 Linpack 突破千万亿次大关中国高性能计算的发展开始进入缓慢发展期, 第一名性能开始停滞不前但是未来 1 到 2 年, 中国会相继发布一系列新的国产超级计算机进入 2014 年 11 月份世界 TOP500 机器的 Linpack 性能都超过了 153.4Tflops; 进入 2014 年中国 TOP100 机器的 Linpack 性能都超过了 206.2TFlops, 中国排行榜的上榜门槛首次超过世界 TOP500 中国 TOP100 中有 96 个系统是机群, 机群体系架构的数量继续保持绝对数量优势值得注意的是, 中国 TOP100 中性能比较高的系统, 往往采用机群加 GPGPU 或 MIC 的异构体系结构, 尤其是前 10 名里, 91

4 科研信息化技术与应用,2015, 6 (1) 表 1 中国 TOP100 排行榜 TOP10( ) Table China HPC TOP10( ) 序号研制厂商型号安装地点年份应用领域处理器核 Linpack 值 (Gflops) 峰值 (Gflops) 1 国防科大天河二号 /MilkyWay-2/TH-IVB-FEP Cluster, 16000x2 Intel Xeon E C 2.2GHz, 16000x3 Intel Xeon Phi 31S1P/TH Express-2 私有高速网络国家超级计算广州中心 2013 超算中心国防科大天河一号 A/7168x2 Intel Hexa Core Xeon X GHz+7168 Nvidia Tesla M2050@1.15GHz+2048 Hex Core FT- 1000@1GHz/ 私有高速网络 80Gbps 国家超级计算天津中心 2010 超算中心国防科大 4 国家并行计算机工程技术研究中心 5 国防科大天河二号 A/1792x IntelXeon E Intel Phi 31S1P/TH Express-2 神威蓝光 /8575x16 Core 申威 1600@975MHz/QDR Infiniband 天河一号 A-HN/2048x2 Intel Hexa Core Xeon X GHz Nvidia Tesla M2050@1.15GHz/ 私有高速网络 80Gbps 山西吕梁云计算中心国家超级计算济南中心国家超级计算长沙中心 2014 超算中心科学计算 / 工业科学计算 / 教育曙光曙光星云 /Dawning TC3600 Blade/2560x (2 Intel Hexa Core X Nvidia Tesla C2050 GPU)/QDR Infiniband 国家超级计算深圳中心 2011 超算中心浪潮 8 浪潮浪潮 Smartrack/Intel Xeon E5-2450v2*26746/Giga Ethernet 浪潮 Smartrack/Intel Xeon E5-2650V2*14956/Giga Ethernet 网络公司 2013 互联网网络公司 2014 互联网中科院过程所 Mole-8.5 Cluster/320x2 Intel QC Xeon E Ghz + 320x6 Nvidia Tesla C2050/QDR Infiniband 中国科学院过程工程研究所 2010 科学计算 / 粒子模拟 IBM xseries x3650m3 Cluster, Xeon X5650 6C 2.66 GHz, Gigabit Ethernet 互联网服务提供商 2011 互联网服务台是此类系统世界 TOP500 中 TOP 10 的最低性能都超过 3.5PFlops; 其中 4 台由 IBM 公司制造,Cray 公司 3 台, 国防科大富士通公司和 Dell 公司各 1 台高端能力超算 (TOP10) 的研制呈现出百花齐放的局面, 各家都在积极占领制高点, 但 IBM 和 Cray 公司优势明显目前有 3 套机群系统进入 TOP 10, 表明在采用新体系结构高性能计算机方面世界各国仍在稳步探索, 而中国大陆也很可喜的看到这种转变, 且出现了全部采用国产处理器的 MPP 机在超级计算机的体系结构创新上, 国家必须继续加大投入力度, 设立相关课题, 鼓励创新, 否则会影响国产高性能计算机的发展后劲中国 TOP100 中,TOP 10 的最低性能大于 459Tflops, 其中 4 台由国防科大制造, 浪潮 2 台, 神威 1 台, 曙光 1 台, 中科院过程所 1 台, 联想 1 台国产机器包揽了前 10 名, 联想公司由于对 IBM X86 HPC 系统的并购, 使得自己的份额大幅度提升世界 TOP500 上的 429 套系统使用 Intel 处理器使用八核及以上处理器的机器已经上升到 425 台, 75 套系统采用加速部件加速 ( 其中 50 套采用 Nvidia 的 GPU,25 套系统采用 Intel Xeon Phi 处理器 ) 中国 TOP100 中有 7 套系统采用了 GPU/MIC 加速, 比 2013 年的 14 套大幅度下降, 全部系统都使用了多核处理器国产处理器和国产高速网络打破了国外技术一统天下的格局, 展现出一线曙光, 而且份额继续扩大, 希望这个趋势能够保持, 继续扩大份额并做好产 92

张云泉等 :2014 年中国高性能计算机发展现状分析与展望业化工作亚洲国家在世界 TOP500 上的机器数量有大幅度降低, 从 132 台下降为 120 台排行榜中有来自中国大陆的 61 套系统, 总数继续列亚洲第一, 世界第二 ; 来自日本的 32 套系统来自印度和韩国的各 9 套系统和 9 套来自其他亚洲国家或地区的系统虽然中国的数量排名世界第二, 但我们应该清醒的认识到,

2 倍, 增速大幅下降, 国内 TOP100 的平均性能首次超过 600Tflops 2014 年国际 TOP500 排行榜中机器的平均 Linpack 性能为 618Tflops, 平均性能首次超过 600TFlops 我国与世界平均性能差距从原来的落后近一年突变为比国际平均水平高 10%!

5 张云泉等 :2014 年中国高性能计算机发展现状分析与展望业化工作亚洲国家在世界 TOP500 上的机器数量有大幅度降低, 从 132 台下降为 120 台排行榜中有来自中国大陆的 61 套系统, 总数继续列亚洲第一, 世界第二 ; 来自日本的 32 套系统来自印度和韩国的各 9 套系统和 9 套来自其他亚洲国家或地区的系统虽然中国的数量排名世界第二, 但我们应该清醒的认识到, 其中绝大部分的机器并非应用在传统的科学计算应用, 而是新兴的互联网应用, 且数量有所下降目前中国 TOP100 排行榜中机器的平均 Linpack 性能 684.8Tflops, 是 2013 年 570Tflops 的 1.2 倍, 增速大幅下降, 国内 TOP100 的平均性能首次超过 600Tflops 2014 年国际 TOP500 排行榜中机器的平均 Linpack 性能为 618Tflops, 平均性能首次超过 600TFlops 我国与世界平均性能差距从原来的落后近一年突变为比国际平均水平高 10%! 出现跨越式发展的主要原因是我国发布的天河 2 号一台超级计算机的 Linpack 性能就占到了中国 TOP100 的总性能的近 50%! 如何用好天河 2 号, 发挥其巨大的计算能力, 成为未来 2 到 3 年中国超级计算行业面临的挑战性问题图 3 给出的是从 2003 年到 2014 年中国 TOP100 国内外厂商系统份额的趋势变化情况总体从装机数量上, 前三名分别是曙光 (32%), 比 2013 年下降 3%, 连续六次取得第一名 ); 联想 (IBM)(32%) 再次进入前三名, 与曙光并列第一 ; 而浪潮 (21%) 再次进入前三名, 份额有大幅度提升 HP (5%) 份额进一步下滑, 退出前三名华为公司作为 HPC 厂商第一次出现在 TOP100 上曙光和联想 (IBM) 公司虽然夺得机器总数量的并列第一名, 但其机器总性能远低于国防科大, 说明机器规模仍然偏小曙光公司连续六年保持总数量份额的第一名, 实属不易, 其对高性能计算机市场多年耕耘, 继续产生回报, 特别让人惊喜的是中科曙光 2014 年 11 月沪市主板上市成功, 成为第一家以 3 制造商分析我们在图 2 中给出了中国 TOP100 制造商的上榜机器数量份额图 2014 年中国 TOP100 排行榜上国内外厂商的上榜机器数量份额, 由于联想公司对 IBM X86 HPC 产品线的并购, 与 2013 年相比, 变化很大, 美国厂商制造的机器数量急剧下降到装机总数的 8%, 跌到历史最低点, 与国内厂商的 92% 份额差距明显, 国产超算在国内市场已经占据主导地位国产机器的市场份额主要被曙光联想和浪潮三家瓜分, 上榜厂商的数量与 2013 年持平, 曙光公司已经连续六年保持中国 TOP100 数量份额第一名的位置国外的上榜厂商继续保持二家, 数量份额名次变为 HP 和 IBM 联想公司第一次与曙光公司并列中国 TOP100 数量份额第一名, 但是其中国 TOP100 总性能第一名的位置被国防科大夺走图 2 中国 TOP100 制造商机器数量份额图 ( ) Fig.2 China TOP100 vendor system sharing ( ) 图 3 中国 TOP100 国内外厂商系统份额趋势 ( ) Fig.3 China TOP100 vendor system sharing development trends ( ) 93

科研信息化技术与应用,2015, 6 (1) HPC 为主营业务的高科技厂商国防科大也连续七年保持排行榜冠军的位置, 足以证明其在高性能计算机研制技术上的多年积累很深厚, 但机器的数量只有四套, 在产业化和技术推广上, 还有很长的路要走联想公司通过对 IBM 公司 X86 HPC 产品线的并购, 第一次在机器数量份额上取得与曙光并列第一的成绩目前的中国超算市场初步形成了曙光,

6 科研信息化技术与应用,2015, 6 (1) HPC 为主营业务的高科技厂商国防科大也连续七年保持排行榜冠军的位置, 足以证明其在高性能计算机研制技术上的多年积累很深厚, 但机器的数量只有四套, 在产业化和技术推广上, 还有很长的路要走联想公司通过对 IBM 公司 X86 HPC 产品线的并购, 第一次在机器数量份额上取得与曙光并列第一的成绩目前的中国超算市场初步形成了曙光, 联想和浪潮三足鼎立的格局, 且占据 85% 以上的份额, 国外厂商在 HPC 领域逐渐退出中国市场这与其在 TOP500 上的表现是极其不相称的国外厂商如何重返中国市场或者国产厂商是否积极走出国门, 开始国际化的征程, 值得期待 4 行业领域分析为便于对比分析, 我们在图 4 给出了 2014 年中国 TOP100 中的行业应用领域的系统数量份额图从 2014 年 11 月发布的中国 TOP100 的行业应用领域来看,2014 年国内高性能计算主要分布在互联网服务政府部门电信超算中心电力云计算大气气象工程金融游戏教育科学计算能源等十三个领域领域数量有所减少互联网服务继续保持份额排名第一的位置, 且份额大幅度跃升超过一半份额这与中国互联网公司的快速崛起有很大关系国内的几大主要应用领域是互联网服图 4 中国 TOP100 行业应用领域机器系统份额图 ( ) Fig.4 China TOP100 application field system sharing ( ) 务超算中心和政府部门等国内最为突出的特点是互联网服务应用异军突起, 份额继续保持排行榜的第一位, 成为国际上继游戏之后, 另外一道中国独有的应用现象 2014 年中国 TOP100, 从机器数量上看, 互联网服务 (55%, 保持第一, 大幅跃升 20%) 政府部门 (12%, 保持第二 ) 电信(7%, 重新闯入前三名 ) 超算中心 (6%, 保持第四, 小幅下降 ) 电力(4%, 首次获得第五 ) 综合来看, 目前的互联网服务超算中心政府部门电信和电力等领域是高性能计算的主要用户互联网服务增长强劲, 新应用领域在 2014 中国 TOP100 上未出现根据历年积累的数据, 我们在图 5 中给出了中国 TOP100 从 2003 年到 2014 年的应用领域趋势图如果按产学研三个大领域粗略划分, 学主要是指教育, 研主要是指科研机构 ( 超算中心大气气象生物信息科学计算等 ), 其他的都算作产业, 那么 2014 年产学研三者的数量分别为 89:1:10 目前产业的份额占据了 2014 年 TOP100 排行榜的 89%, 三者之间比例关系与 2013 年相比变化不大但是向产业集中的趋势明显高性能计算教育的超算环境有小幅回落, 降低到只有东北大学一套系统在榜上科研机构的超算系统数量有小幅度的降低但是, 超算中心的机器数量份额虽然只达到了 6%, 但其性能份额仍然排名第一, 说明国家对国家超算中心的投入在 2014 年随着两个 100PFlops 超算国家 863 课题的立项开始变热 2015 年, 除了国家超算广州中心正式上线对外提供服务外, 我们还将看到国家超算无锡中心的超级计算机投入运营在 2014 年国家科技部 863 高效能计算及其应用环境重大专项恢复了对超算应用的支持, 但是应用课题数量降低到只有两个, 同时增加了对未来 E 级超级计算机体系结构研发的课题目前世界上的美日欧等国家和地区都已经公开发布了其未来的 E 级超级计算系统的研制计划, 几乎都希望在 2020 年到 2024 年之间发布 E 级系统, 夺取世界第一但是, 中国到目前为止都没有发布明确的 E 级系统研制计划 94

张云泉等 :2014 年中国高性能计算机发展现状分析与展望图 5 中国 TOP100 应用领域趋势 ( 2003-2014 ) Fig.

7 张云泉等 :2014 年中国高性能计算机发展现状分析与展望图 5 中国 TOP100 应用领域趋势 ( ) Fig.5 China TOP100 application trends ( ) 5 展望综合从 1993 年开始统计的中国大陆高性能计算机当年性能最高的机器的峰值性能, 我们得到了图 1 中的中国高性能计算机性能发展趋势图 ( ) 从图中的数据可以看出, 中国高性能计算机的研制和生产也是有一定规律的虽然由于早期发展变化比较大和其它一些因素的影响, 数据精确度不够高但根据这些数据还是可以给出大致的趋势预测的中国高性能计算机从 1993 年到 1996 年发展平稳 (3 年 ), 没有量级的变化 ; 从 1996 年开始 ( 曙光 1000) 到 1999 年 ( 神威 I) 实现了第一次跨越式的发展 (3 年 ); 从 1999 年到 2001 年又进入平稳发展期 (2 年 ); 然后从 2001 年开始 ( 曙光 3000) 进入另外一次快速发展时期, 这个发展期维持到 2004 或 2005 年 (3 年或 4 年 ), 然后重新进入平稳发展期而 2007 年排行榜第一名性能的小幅增长, 是一个信号, 说明大陆地区开始走出平稳发展期, 进入新一轮快速发展期 2008 年百万亿次机器的出现, 证实了我们之前的观察 2009 年千万亿次天河一号的提前横空出世, 颠覆了我们之前的 2010 年底或 2011 年初发布峰值千万亿次国产机器的预言 2010 年 11 月, 天河一号 A 登顶世界 TOP500 第一名, 将作为这个从 2008 年开始的超算发展活跃期的一个休止符,2012 年天河一号 A 再夺国内 TOP100 第一和世界排名快速下降到第八, 标志着我国超算的研制仍然维持在平稳发展期, 这个周期大约会在 2013 年结束 2013 年 6 月, 天河 2 号帮助中国再夺世界第一且在 11 月份和 2014 年连续四次蝉联世界第一, 说明正如我们所预测的, 中国超算发展再次进入活跃期, 这个活跃期大约会持续到 2015 年底或 2016 年从第一名的峰值性能趋势预测可以看出, 峰值 100TFflops 的机器将在 2007 年到 2008 年间出现 (2008 年 10 月, 已经实现 ); 累计 Linpack 性能将在 2008 年到 2009 年间超过 Petaflops (2008 年 10 月已经实现 ); 峰值 Petaflops 的机器将在 2010 年到 2011 年间出现 (2009 年 10 月提前实现 ); 95

8 科研信息化技术与应用,2015, 6 (1) 累计 Linpack 性能将提前到 2011 年达到 10Petaflops (2011 年 11 月已经实现 ); 峰值 10Petaflops 的机器将在 2012 年到 2013 年间出现 (2013 年 6 月已经实现 ) 根据新收集的数据, 可以得到的新预测结果是 : 累计 Linpack 性能将在 2013 年到 2014 年间达到 100Petaflops( 没有按期实现, 预期 2015 年实现 ); 峰值 100Petaflops 的机器将在 2014 到 2015 年左右出现, 峰值 Exaflops 的机器将在 2017 年到 2018 年间出现 [5-6] 单台机器峰值超过累计 Linpack 性能的情况出现在 2018 到 2019 年间综上所述,2014 年的 TOP100 排行榜主要体现了以下几个趋势 :(1) 国防科大连续七年蝉联中国 TOP100 第一名并再次夺得性能份额第一名 ;(2) 曙光公司连续六年保持中国 TOP100 数量份额第一名 ; (3) 联想公司通过对 IBM 公司 X86 HPC 产品线和品牌的并购, 首次与曙光公司并列数量份额第一名 ;(4) TOP100 总体性能突破 68PFlops, 中国高性能计算市场的增速放缓 ;(5)TOP100 平均性能突破 680 万亿次, 超过国际 TOP500 的平均性能 618 万亿次, 继续领先国际平均水平且双双突破 600 万亿次大关 ;(6) 入门系统性能门槛继续大幅提升, 达到 206TFlops, 首次超过国际 TOP500 的入门系统性能 153TFlops;(7)96 套系统采用机群结构, 计算机体系结构创新形势依然严峻 ;(8) 国产 16 核申威 1600 处理器仍然占据 1% 的处理器份额, 虽然打破了国外处理器垄断 TOP100 排行榜的坚冰, 但没有新的增长 ;(9)NUDT 国产私有高性能网络占据 4% 的高速互联网络份额, 没有继续扩大国产高性能互联网络的份额 ;(10) 上榜高性能计算机制造商仍然保持 8 家, 市场份额进一步集中国产厂商, 曙光联想和浪潮三家厂商就占据了 85% 的数量份额 ;(11) 应用领域进一步减少到 13 个, 高性能计算应用继续呈现百花齐放局面互联网服务超算中心政府部门等是高性能计算主要用户展望 2015 年, 由于美国商务部 2 月份突然宣布将中国的包括国防科大, 国家超级计算中心天津长沙和广州中心在内的四家机构列入限制出口名单, 天河二号能否按期在 2015 年完成从 55PFlops 升级到 110PFlops 的计划, 变得扑朔迷离此次限售是否会促进国产高性能处理器和全国产超级计算机系统的研制? 采用国产高性能处理器的峰值性能突破 100PFlops 大关的国产机器何时发布值得期待参考文献 [1] Hans Meuer, Horst Simon, E. Strohmaier,Jack Dongarra, TOP500 Supercomputer Sites[OL]. [2] 张云泉, 孙家昶, 袁国兴, 张林波. 中国高性能计算机 TOP100 排行榜 [OL]. [3] Jack Dongarra. An Overview of High Performance Computing and Challenges for the Future[OL]. San Diego, CA, USA: SIAM,.[ ] people/jackdongarra/slides/siam-0708.pdf. [4] Antoine Petitet, Clint Whaley, Jack Dongarra, Andy Cleary,HPL Benchmark 2.0[OL]. benchmark/hpl/. [5] Yunquan Zhang, Jiachang Sun, Guoxing Yuan and Linbo Zhang. A Brief Introduction to China HPC TOP100: from 2002 to 2006, Workshop on High Performance Computing in China: Solution Approaches to Impediments for High Performance Computing, Supercomputing 2007, 10-16, Nov., 2007, Reno, NV, USA, [6] Zhang Yunquan, Sun Jiachang, Yuan Guoxing, and Zhang Linbo. Perspectives of China s HPC system development: a view from the 2009 China HPC TOP100 list. China: Frontiers of Computer Science in China, 收稿日期 :2014 年 12 月 1 日张云泉 : 中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室, 博士, 研究员, 博士生导师, 主要研究领域为并行算法与并行软件 zyq@ict.ac.cn 96

科研信息化技术与应用 2013, 4(6): 资讯观察 / NEWS & VIEWS 2013 年中国高性能计算机发展现状分析与展望张云泉中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室, 北京摘要 : 关键词 : 本文根据 2013 年 11 月发布的中国高性能

科研信息化技术与应用 2013, 4(6): 资讯观察 / NEWS & VIEWS 2013 年中国高性能计算机发展现状分析与展望张云泉中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室, 北京摘要 : 关键词 : 本文根据 2013 年 11 月发布的中国高性能科研信息化技术与应用 2013, 4(6): 85 93 资讯观察 / NEWS & VIEWS 2013 年中国高性能计算机发展现状分析与展望张云泉中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室, 北京 100190 摘要 : 关键词 : 本文根据 2013 年 11 月发布的中国高性能计算机 TOP100 排行榜的数据, 对国内高性能计算机的发展现状从总体性能制造商行业领域等方面进行了深入分析