??第58屆TOP500榜單前10名中僅有一臺新系統上榜，為Voyager-EUS2。該系統是Microsoft Azure系統，排名第10位。日本超級計算機Fugaku位居榜首，其他系統排名也與上屆相同，與上屆相比有變化的是第5的系統Perlmutter，性能從之前的64.6Pflop/s提升至70.9Pflop/s。

文章內容參考自“《第58屆全球超級計算機TOP500排名及分析》”和“《第57屆全球超級計算機TOP500排名及分析》”。

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TOP10榜單情況介紹及分析

系統Fugaku保持第一位，擁有7630848個核心，性能達到442Pflop/s，為排名第2的Summit（頂點）Linpack性能的3倍。該系統采用富士通定制的ARM A64FX處理器。 Summit（頂點）是美國田納西州橡樹嶺國家實驗室（ORNL）由IBM構建系統，它仍然是美國最快的系統，在 HPL 基準測試中的性能為148.8Pflop/s，在全球排名第二。它擁有 4，356 個節點，每個節點包含兩個Power9CPU，每個CPU有22個內核，六個NVIDIA Tesla V100 GPU。這些節點通過Mellanox雙軌 EDR InfiniBand 網絡連接在一起。 美國加利福尼亞州勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（LINL）的? Sierra ?系統排名第3。其架構與#2系統Summit非常相似。它由4，320個節點構成，具有兩個Power9CPU和四個NVIDIA Tesla V100GPU。HPL性能達到了94.6Pflop/s。

由中國國家并行計算機工程與技術研究中心（NRCPC）開發并安裝在中國江蘇省無錫國家超級計算中心的系統神威太湖之光以93Pflop/s排名第四。 Perlmutter為本屆TOP10中新上榜系統，該機器基于HPE Cray“ Shasta”平臺，配置AMD EPYC 7763 處理器和NVIDIA A100加速部件，相比上一屆性能有所提升，實現了70.9 Pflop/s的Linpack性能，依舊排名第5位。 Selene現在排名第6，是美國NVIDIA內部安裝的 NVIDIA DGX A100 SuperPOD。

該系統基于AMD EPYC處理器，采用NVIDIAA100加速，MellanoxHDR InfiniBand作為網絡互連，實現了63.4Pflop/s。 由中國國防科技大學（NUDT）開發并部署在中國廣州國家超級計算機中心的系統天河2A（Milky Way-2A）以61.4Pflop/s的性能排名第7，配備英特爾至強處理器和定制的Matrix-2000加速器。 名為“ JUWELS ?Booster ?Module”的系統排名第8。由Atos構建的Bull ?Sequana系統安裝在德國的Forschungszentrum ?Juelich ?（FZJ）。

該系統采用AMD EPYC處理器和NVIDIA A100進行加速，并使用網絡，類似于Selene系統。這個系統是歐洲最強大的系統，性能達到44.1Pflop/S。 排名第9位的HPC5是戴爾構建、意大利Eni S.p.A公司安裝的PowerEdge系統，由于使用NVIDIA TeslaV100作為加速器，使用Mellanox HDR InfiniBand作為網絡，實現了35.5 PFlop/s的性能。 微軟的Voyager-EUS2系統新上榜排名第10，性能為30.05Pflop/s，采用48核心的AMD EPYC處理器，配置80GB顯存的NVIDIA A100 GPU加速卡和Mellanox HDR InfiniBand網絡。

榜單總體分析

中國系統保有量再居第一，美國系統裝機量上升。本屆榜單500臺系統中，中國的超級計算系統裝機數量為173臺，占34.6%，位居第一位；美國其次，系統保有量為149臺，第三名為日本32臺。 從近2年榜單來看系統裝機量各國的變化，如圖2，中國的系統裝機量2年內有減少趨勢，最高時為55屆的226臺美國的裝機數量本屆榜單相比上一屆增加了27臺。美國裝機總性能保持第一，且新上榜系統數量最多（32臺）；日本裝機系統的平均性能因為Fugaku繼續保持第一位。

中國系統制造商的裝機總量領先，聯想居首位500臺系統中有273臺系統采用中國系統制造商的產品，包括了聯想Lenovo（180臺）、浪潮Inspur（50臺）、曙光Sugon（36臺）、華為Huawei（7臺），其中聯想裝機總量排名眾多廠商第一，美國的HPE居第二位，裝機數量為84臺。與上一屆相比，中國的總裝機數量有所下降（21臺）。

英特爾（Intel）繼續保持TOP500處理器最大供應商地位。英特爾繼續保持著TOP500處理器最大提供商，份額占比從之前的86.40%下降到81.6%；AMD處理器的占比則從9.6%上升至14.6%。在新上榜的70臺系統中，配備Intel處理器的系統42臺，高于配備AMD處TOP500系統保有量變化理器的數量（28臺），但從總體來看，安裝Intel處理器的系統數量已有半年前的459臺，下滑至現今的408臺。使用ARM架構處理器的系統與上屆相同（5臺）。

加速卡提升總體性能，NVIDIA成主要加速部件提供商。本屆榜單中151臺系統使用加速部件/協處理器技術，占總份額的30.2%，比6個月前的147臺略有增加。其中，84臺系統使用NVIDIA ?Volta芯片，43臺使用NVIDIA Ampere， 8臺使用NVIDIA Pasca， 共計135臺。新上榜的70臺系統中，25臺系統采用NVIDIA 加速卡技術，最高排名為第10位的Microsoft Azure系統在TOP100中，34臺系統采用了加速部件而在TOP10中，80%采用了加速卡來提升總體性能。 高速以太網為主流互聯技術，InfiniBand互聯系統總性能最高。在超級計算機系統中，高速以太網是目前采用最多的互聯技術，500臺系統中有242臺系統采用此種方式互聯，占比為48.4%；而InfiniBand互聯則助力更大規模超級計算系統，178臺系統提供了總體性能的44.5%，且在前100名系統中，61臺系統采用InfiniBand互聯。

超算正向著基于大數據、人工智能（AI）的“ 數據密集型科學”演進。近年，超算應用不再僅限于建模和計算仿真等傳統的科學和工程計算業務，涌現出新的數據密集型應用，如人工智能、機器學習、大數據分析等，要求更多的HPC資源來滿足日益增長的工作負載和新型用戶。隨著要處理的數據量的暴增，高性能計算正從以計算為核心向以數據為核心的計算演進，數據密集型超算成為未來發展的主流方向之一。近幾年的戈登貝爾獎的應用趨勢也彰顯出，人工智能+大數據+超算的融合正成為主流趨勢。 2021年HPC ?China學術年會公布了最新的國內TOP100榜單中，新增“算力服務“（以算力為資源向用戶提供計算服務）領域，占據系統份額為46%，其次是超算中心占24%、人工智能應用占9%。此外，100臺系統中有一批實現商業化轉型的超算系統上榜，以超級云計算服務的模式向用戶提供算力。

文章小結

本屆榜單E級計算系統仍未出現，日本的Fugaku 富岳從55屆上榜以來繼續保持第一位。處理器和加速部件/協處理器方面仍是Intel和NVIDIA占據主要份額；約半數系統采用高速以太網互聯，但InfiniBand 仍為性能高的系統采用的主要互聯技術；中國保持著裝機量領先的地位，中國的聯想成為超級計算系統的最大供應商，美國的裝機總性能保持第一，日本的平均性能為最高。新興技術（大數據、人工智能）與傳統高性能計算的融合，推動著該行業的多元化發展，從科學型（計算為主）的應用向計算+數據型應用的演進。

編輯：黃飛

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