碾压 Intel、AMD：基于 Arm 的 CPU 荣登超级计算机 500 强榜首
本文来源于：top50、新智元 等公众号
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ARM凭借在日本的一台新系统迎来了重大的里程碑时刻：就在英特尔和AMD继续在x86服务器领域一较高下之际，基于ARM的这个新系统成为世界上速度最快的超级计算机。英特尔和AMD的合作伙伴说：“就诱人的性价比而言，ARM最终会受到一定的关注。”
2020年6月22日，值得纪念的一天，基于ARM的超算系统Fugaku在所有4个测试基准中力压群雄，夺得第一，完全颠覆了大众对ARM处理器的传统观念。
TOP500第55期榜单发布，安装在日本理化学研究所RIKEN Center for Computational Science (R-CCS)的Fugaku超算系统夺得王冠，该系统的Linpack (HPL)性能测试结果达到415.5 petaflops。
Fugaku超级计算机由日本理化学研究所（RIKEN）计算科学中心运行，它在全球超级计算机500强的最新排名中名列第一，该名单由Top500组织在周一为虚拟ISC 2020高性能计算大会开幕而发布。
Top500组织称，Fugaku是第一款采用基于Arm的CPU的No 1超级计算机，这对英国芯片制造商Arm来说是个重大里程碑时刻。这家公司希望其Neoverse CPU架构在数据中心领域能够更大放异彩，该CPU架构现授权AWS和其他合作伙伴使用。
Fugaku搭载富士通基于Arm的48核A64FX片上系统，由近730万个处理器核心组成，在高性能Linpack基准测试中达到了每秒415.5千万亿次浮点运算（415.5 petaflops）的惊人性能，比上一届摘得桂冠的超级计算机Summit的性能高2.8倍。
以最高性能运行、处理单精度运算或进一步降低精度的运算时，Fugaku的性能超过1000 petaflops（即1 exaflop）——这是三台正在开发中的美国超级计算机在2021年或之后完工后力争达到的目标。
总体而言，最新的Top500榜单显示，今年春季使用基于Arm的处理器的超级计算机其数量翻番，达到了四台，其中三台采用富士通的A64FX，第四台采用Marvell的ThunderX2。
Dominic Daninger是总部位于明尼苏达州伯恩斯维尔的高性能计算（HPC）系统制造商Nor-Tech的工程副总裁，该公司是英特尔和AMD的合作伙伴。他表示，这可能标志着基于Arm的处理器将迎来更大的发展，但这家芯片制造商及其芯片合作伙伴最终需要确保它们的处理器针对合适的应用进行了优化，得到Supermicro等服务器供应商的支持，并提供颇有吸引力的总体拥有成本，那样才能得到更广泛的采用。
他说：“Arm生态圈有很多事情要做，不过就诱人的性价比而言，它们最终会受到一定的关注。而且，如果您能拉拢像Supermicro这样的硬件厂商参与进来，情况就会变得颇有意思。”
新的英伟达A100“Selene”成为榜单第七名
富士通和Arm不是唯一两家迎来新里程碑时刻的处理器供应商。英伟达首次推出了一款名为Selene的新型超级计算机，搭载新的A100 GPU，成为榜单第七名——此举也标志着AMD EPYC处理器首次进入前十强超级计算机系统。
Selene是英伟达内部研究集群的一部分，基于英伟达的DGX SuperPOD参考架构，包括280个DGX A100系统、2240个A100 GPU、494台迈络思Quantum 200G InfiniBand交换机、一个56 TB/s网络结构和7 PB的高性能全闪存存储系统。每个DGX A100系统还配备了两个64核AMD EPYC 7742处理器。
英伟达的GPU出现在了排名前十的另五台超级计算机中：美国能源部的Summit（排名第二）、美国能源部的Sierra（排名第三）、意大利能源巨头Eni的HPC5（排名第六）、意大利计算中心Cineca的Marconi-100（排名第九）以及瑞士国家超级计算中心的Piz Daint（排名第十）。
Top500榜单上采用英伟达GPU的超级计算机数量与上一届持平，共135台，比2019年秋季榜单少一台。但是使用英伟达V100 GPU（A100的前身）的超级计算机的数量从去年秋季版的90台增加到了今年的102台。与此同时，Selene标志着A100首次入围500强。
然而考虑到收购迈络思（这笔交易于今年早些时候达成），英伟达在500强中的影响力要大得多。该公司表示，其GPU和迈络思互连系统为全球500强超级计算机中的三分之二（333台）提供动力。
英特尔稳固地位，AMD EPYC持续增长
英特尔使用至强处理器的系统数量是470台，与去年秋季的数量一样，而使用最新至强产品：第二代至强可扩展处理器的系统数量增加了一倍以上，达到54台，这证明了英特尔继续称霸服务器市场。
这家半导体巨头在前十强超级计算机中占有两席：Eni的HPC5（名列第六）和得克萨斯州高级计算中心的Frontera（名列第八）。
与此同时，AMD在500强系统中所占的份额从去年秋季的6台增加到11台。所有增长都来自这家芯片制造商的第二代EPYC Rome处理器，该处理器如今出现在全球500强超级计算机中的8台，包括英伟达的Selene（名列第七）。
同时，AMD的Radeon数据中心GPU与去年秋季相比数量没有增加，当时只有一台超级计算机使用其Radeon Instinct MI60。
英特尔和AMD都参与了性能有望超过1 exaflop的美国能源部超级计算机项目。英特尔的项目Aurora将使用这家芯片制造商的下一代至强Sapphire Rapids CPU和Xe Ponte Vecchio GPU。AMD正在为名为Frontier和El Capitan的超级计算机项目提供下一代EPYC处理器和Radeon GPU。Frontier和Aurora定于2021年完工，而El Capitan预计将于2023年完工。
据Nor-Tech的主管Daninger声称，面对AMD和Arm，腹背受敌的英特尔面临比以往长期以来更激烈的竞争。
他说：“无疑需要一段时间才能挤入市场。四年前我们看到AMD推出了Zen架构，而现在它已立稳了脚跟。”
TOP500表示，中国以226台超级计算机占据榜单的半壁江山。美国以114台位居第二，日本以30台名列第三，法国有18台，德国则有16台。尽管美国在系统数量上排在第二位，但在整体榜单性能上继续力压中国，美国是644 petaflop，而中国是565 petaflop。据TOP500组织声称，日本的系统数量明显少得多，提供的性能为530 petaflops。
参考资料《第一台“百亿亿次”超级计算机Fugaku及其他》（下载PDF排名资料，请在本公众号对话框回复“第一”免费获取）：
Fugaku比目前排名第二的Summit系统高出2.8倍。其单精度和半精度（通常在机器学习和AI应用中使用）最高性能超过1,000 petaflops（1 exaflops）。
排在第二位的是IBM制造的Summit超级计算机，HPL测试性能为148.8 petaflops。该系统由4,356个节点，每个节点配备两个22核Power9 CPU和六个NVIDIA Tesla V100 GPU。节点间由Mellanox双通道EDR InfiniBand网络连接。Summit仍然是美国最快的超级计算机。
排在第三位的是Sierra，这是位于加利福尼亚州的 Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) ，其HPL基准测试值达到94.6 petaflops。该系统体系结构与Summit十分相似，由4,320个节点组成，的每个节点配备了两个Power9 CPU和4个NVIDIA Tesla V100 GPU，系统采用Mellanox EDR InfiniBand互联。
中国超级计算机系统无缘榜单前三，TOP500综合性能为2.23 exaflops，而六个月前为1.65 exaflops。增长的主要贡献来自于是排名第一的Fugaku超级计算机系统。另外TOP500列表新入口门槛为1.24 petaflops，比前一个TOP500榜单略有增加。
在系统数量方面，中国继续位居TOP500榜首，有226台超级计算机。美国以114个系统排名第二。日本以30个排名第三；法国18个、德国16个。尽管美国在系统数量上排在第二位，但在整体性能上，美国以644 petaflop总性能领先于中国(565 petaflop)，在整体榜单上领先于中国。
在硬件加速方面，本次TOP500榜单中，有144个系统使用了加速器或协处理器，相比6个月前几乎没有变化（145个）。使用了加速器/协处理器的系统中，有135个系统都采用NVIDIA GPU。
在体系架构方面，x86仍然是主要的处理器体系结构，500个超算系统中有481个采用X86。英特尔处理器有469个，AMD处理器有11个，其余的采用Hygon。ARM处理器仅仅有4个在TOP500系统中，其中3个采用Fujitsu A64FX处理器，其余1个采用的是Marvell的ThunderX2处理器。
在网络互联方面，份额与6个月前基本没有变化。采用以太网的系统占263个，采用InfiniBand的系统150个，其余系统采用定制或专有网络。尽管以太网在数量上占主导地位，但这些系统综合性能为471 petaflops，而基于InfiniBand的系统却提供803 petaflops性能，专有互连的系统则提供790 petaflops性能。
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