DoSERV深度解析：高性能计算Top 500排行榜

服务器在线6月25日报道 年度国际超级计算机大会今晨在德国汉堡市落下帷幕，第33届超级计算机世界500强排行榜也正式揭晓。超千万亿次级别的超级计算机很快就要粉墨登场。

意料之中的是，超级计算机厂商和学术界都在争先恐后的提高超级计算机的计算性能来突破数千万亿次浮点计算能力的大关–有些超级计算机采用了完全不同的服务器和网络光纤设计，各大厂商也花费了大量时间去实现量的突破。但是同时每家厂商也在向大家展示他们可以突破千万亿次浮点计算能力的壁垒，很快他们还将打破10千万亿次浮点计算能力的大关。

在2009年6月的超级计算机世界500强排行榜上，德国本土此次有两款超级计算机位列前十，这是值得超级计算机同仁来庆贺的（我们知道你正在使用最新的Jugene和Juropa超级计算机来运行视频游戏，我们希望这个游戏只要不是全球高热原子核反应战争就行）。

Forschungszentrum Juelich（简称FZJ）今年掀起采购狂潮，升级了他们的两款超级计算机，这样他们就成为欧洲市场上最具实力的超级计算机中心。FZJ从IBM购买的Jugene蓝色基因/P超级计算机系统一共集成了294,912个主频为3.4GHZ的PowerPC 450核心，采用所有权蓝色基因互联架构，在各种研究项目上的浮点计算能力可以达到825.5万亿次，在超级计算机500强排行榜榜单上位列第三。这款超级计算机运行的是SUSE Linux操作系统。

在FZJ还有一台由SUN和Bull制造的混合超级计算机，代号为Juropa，这款超级计算机是由Bull NovaScale R422-E2机架服务器和SUN的X6275刀片服务器混合组成。这些服务器都是由来自Mellanox的最新四核InfiniBand交换机连接在一起。本次这台超级计算机位列榜单前十名的第十位。

Juropa超级计算机的服务器节点配置的都是英特尔四核至强5500处理器（如果按照代码来说就是大家所熟知的"Nehalem EP"或"Gainestown"),运行SUSE Linux操作系统。Juropa超级计算机总共有26304个核心，在Linpack Fortran测试中位列274,800，这意味着处理器在运行Linpack Fortran测试时所交付的理论峰值性能的89.1%。Jugene超级计算机的能效在Linpack基准测试中大约为82.3%。

超级计算机世界500强排行榜榜单每年公布两次，为北美的超级计算机大会和欧洲的ISC大会这两大高性能计算领域的年度主流盛会提供精神食粮。这份榜单由劳伦斯.贝克利国家实验室的计算机科学家Erich Strohmaier和Horst Simon,田纳西州大学的Jack Dongarra以及Manheim大学的Hans Meuer负责维护。排名是根据已安装超级计算机运行Linpack Fortran基准测试的结论得出的，Linpack Fortran基准是由Dongarra和他的同事Jim Bunch, Cleve Moler和Pete Stewart在上世纪70年代创建的，目的是通过数值计算对所有类型和规模的计算机进行相对性能的测算。

位列2009年6月超级计算机世界500强榜单榜首的两款机型与2008年11月的榜单榜首完全相同。排名第一的仍然是IBM公司的混合皓龙和Cell处理器的走鹃（"Roadrunner"）超级计算机，这款超级计算机由美国能源部安装在洛斯阿拉莫斯国家实验室。目前走鹃超级计算机搭载的双核1.8 GHz皓龙处理器和3.2GHz的PowerXCell 8i协处理器，数字计算能力达到1.1千万亿次（与上一届榜单的数据相同）。走鹃超级计算机一共有129,600个处理器核心，理论峰值产出大概可以达到75.9%。（ 如果使用速度更快的40 Gb/sec InfiniBand交换机可能会在不增加核心的情况下提高走鹃超级计算机的性能）。

超级计算机世界500强榜单上排名第二的是安装在美国能源部橡树岭国家实验室的"Jaguar" Cray XT5集群超级计算机，它配置了37538个主频为2.3GHz的AMD四核上海处理器，浮点计算能力达到每秒1.06千万亿次。本次的排名去上届榜单持平（根据Strohmaier的说法，这是因为Jaguar所运行的繁重工作负载没有得到重新测试的许可）。

由Silicon Graphics公司（指的是老公司，而不是加入SGI产品线的Rackable Systems）为美国国家宇航局埃姆斯研究中心制造的"Pleiades" Altix ICE 8200超级计算机在本届榜单上位列第四，浮点计算能力为487万亿次，与上届榜单的成绩持平。排名第五的超级计算机是IBM的蓝色基因/L大规模并行计算超级计算机，目前这款机型安装在美国劳伦斯.利莫佛国家实验室，在2007年11月的榜单上曾经荣膺榜首，它的浮点计算能力为478.2万亿次。

还有两款蓝色基因/P系统入围超级计算机排行榜排名前十位，他们就是FJZ超级计算机中心的Jugene超级计算机和蓝色基因/L超级计算机。

本届榜单上排名第六的是来自Cray公司的XT5超级计算机，代号为"Kraken"。目前这款超级计算机安装在田纳西州大学。它一共有66000个核心，浮点计算能力为463.3万亿次，是世界上安装在大学校园内的功能最强大的超级计算机。

本届榜单上排名第七的是安装在美国阿贡国家实验室的蓝色基因/P超级计算机，它的浮点计算能力为458.6万亿次，在排行榜的排名下降了两位。榜单上排名第八的是由SUN微系统公司制造的并行集群，配置主频为2.3GHz的AMD四核上海皓龙处理器的SUNX6420刀片服务器，由SUN的"Magnum" InfiniBand DDR交换机进行连接。Ranger集群一共有62976个处理器核心，浮点计算能力为433.2万亿次。

本届榜单上排名第九的是和安装在劳伦斯.利莫佛国家实验室的蓝色基因/L超级计算机的同盟兄弟蓝色基因/P超级计算机，代号为"Dawn"。它的浮点计算能力为415.7万亿次。

这份榜单上其他的新闻和亮点机型还包括浮点计算能力为185.2万亿次的蓝色基因/P超级计算机，这款超级计算机被IBM公司销售给了沙特阿拉伯的King Abdullah大学科学和技术学院，在本届榜单上位列第14位。上海超级计算机中心代号为"魔方"的超级计算机集群浮点计算能力达到了180.6万亿次，是本届榜单上运行微软Windows HPC Server 2008操作系统的最大规模计算机。这款系统是由中国的服务器制造商曙光公司制造的。

赢家是IBM还是惠普？
本届榜单揭晓的都是超级计算机。现在让我们来探讨本届超级计算机世界500强排行榜的一些有趣的话题。本届榜单上共有488款超级计算机集群，占据榜单中合计22.61千万亿次浮点计算能力中的58.6%。有88款大规模并行超级计算机，占据本届榜单性能总和的40.9%。还有两款所谓的星群体系架构的超级计算机，在性能总和中所占的比例很小。

从厂商的角度来说，IBM从千万次级别的排名上成为赢家，惠普公司在系统排名上是获胜者。IBM在2009年6月的超级计算机榜单中占据188款系统，所占比例为总数的37.6%，但是这些超级计算机合计的计算能力达到8.9千万亿次，在计算能力总和中占据39.4%的份额。惠普公司本届榜单上占据212款系统(占到42.4%），但是计算能力总和仅为5.68千万亿次（占据计算能力综合的25.1%）。

惠普公司在距离超级计算机排行榜榜首的附近已经徘徊了很长的时间。事实上在康柏时代就已经接近榜单的榜首位置。Cray公司本届榜单有20款系统入围，仅占系统总数的4%。但是这些系统的合计计算能力达到3.09千万亿次，使得Cray公司在计算能力总和中占据了13.7%的份额。SGI公司与Cray公司入围的系统数量相同，但是计算能力总和仅为Cray的一半，为1.5千万亿次。

戴尔公司有14款自己的机型外加两款与SUN合作的机型入围本届榜单，SUN有5款自己的系统入围外加一款与NEC合作的机型。Bull和Appro公司有大量的机型上榜，富士通，日立和NEC公司每家公司也各有两款超级计算机入围。在互联架构上，有282款超级计算机采用了以太网连接，另外的151款系统采用了各种速度的InfiniBand互联架构，有三款系统使用的是SGI的NUMAlink互联架构，有10款系统使用的是IBM的所有权SP交换机，三款系统仍然使用的是Quadrics，还有42款系统使用的一些所有权互联架构。

本届超级计算机世界500强排行榜榜单中所有的超级计算机共计使用了410万个处理器核心。但是并非所有的核心在性能或者能耗上都是一样的。榜单上有336款系统搭载的是英特尔公司的四核至强处理器（Clovertown, Harpertown和最新的Nehalem EP Gainestown等处理器型号），如果你把配置六核安腾处理器和其他至强处理器的服务器数量也计算在内的话，那么这份榜单上总计有396款系统配置了英特尔的处理器。有13款系统采用的是AMD的双核皓龙处理器，28款系统配置的是四核皓龙处理器，还有两款系统搭载的是六核皓龙处理器，总共的系统数量为43款。

搭载IBM的企业级服务器Power处理器家族的系统数量为22款，搭载PowerPC处理器（过去用在蓝色基因系列中）的有29款系统。另外有4款系统（包括安装在洛斯阿拉莫斯国家实验室的走鹃超级计算机）采用的是Power Cell处理器。本届榜单上还有一些系统搭载的其他厂商的处理器：一款Sparc超级计算机，一款NEC矢量计算机和一款使用Grape-DR芯片的自定制计算机。Power和皓龙处理器在超级计算机世界500强排行榜上丢失了阵地，英特尔至强处理器赢得了更多的份额。

2009年6月的这份榜单上有趣的一点是超过一半的超级计算机（有256款系统）是在2009年安装的，还有194款系统是在2008年安装的。尽管目前经济形势比较低迷，但是政府，大学和学术实验室在采购新型超级计算机方面并未有所压缩，全世界范围内都是如此。本届榜单上一共有299款系统安装在北美地区，有145款系统安装在欧洲，有49款系统安装在亚洲，有6款系统安装在大洋洲，还有一款系统安装在中美洲。很难相信南美地区居然没有一台入围超级计算机世界500强排行榜的超级计算机，但是随着巴西近来在经济上的强势表现，毋庸置疑这种情况很快就会得到改变。

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