高性能計算機行業(yè)調(diào)研 2023中國HPC TOP100榜單的榜首機器新面孔

• 黃文玉 2023年11月28日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 中國科學報 259 9
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計算機俗稱電腦，是現(xiàn)代一種用于高速計算的電子計算機器，可以進行數(shù)值計算，又可以進行邏輯計算，還具有存儲記憶功能。是能夠按照程序運行，自動、高速處理海量數(shù)據(jù)的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備。由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)所組成，沒有安裝任何軟件的計算機稱為裸機。

科學技術(shù)的發(fā)展特別是尖端科學技術(shù)的發(fā)展，需要高度精確的計算。計算機控制的導彈之所以能準確地擊中預定的目標，是與計算機的精確計算分不開的。一般計算機可以有十幾位甚至幾十位(二進制)有效數(shù)字，計算精度可由千分之幾到百萬分之幾，是任何計算工具所望塵莫及的。

計算機俗稱電腦，是現(xiàn)代一種用于高速計算的電子計算機器，可以進行數(shù)值計算，又可以進行邏輯計算，還具有存儲記憶功能。是能夠按照程序運行，自動、高速處理海量數(shù)據(jù)的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備。由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)所組成，沒有安裝任何軟件的計算機稱為裸機。可分為超級計算機、工業(yè)控制計算機、網(wǎng)絡(luò)計算機、個人計算機、嵌入式計算機五類，較先進的計算機有生物計算機、光子計算機、量子計算機等。

高性能計算機又可稱作“超級計算機”、“巨型計算機”，主要被用來解決其他計算機解決不了的挑戰(zhàn)性問題，通常指具有極快運算速 度、極大存儲容量、極高通信帶寬的一類計算機。高性能計算機主要特點包含兩個方面：極大的數(shù)據(jù)存儲容量和極快速的數(shù)據(jù)處理速度，因此它可以在多種領(lǐng)域進行一些人們或者普通計算機無法進行的工作。

計算機發(fā)明者約翰·馮·諾依曼。計算機是20世紀最先進的科學技術(shù)發(fā)明之一，對人類的生產(chǎn)活動和社會活動產(chǎn)生了極其重要的影響，并以強大的生命力飛速發(fā)展。它的應用領(lǐng)域從最初的軍事科研應用擴展到社會的各個領(lǐng)域，已形成了規(guī)模巨大的計算機產(chǎn)業(yè)，帶動了全球范圍的技術(shù)進步，由此引發(fā)了深刻的社會變革，計算機已遍及一般學校、企事業(yè)單位，進入尋常百姓家，成為信息社會中必不可少的工具。

高性能計算機行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)研分析

計算機內(nèi)部電路組成，可以高速準確地完成各種算術(shù)運算。當今計算機系統(tǒng)的運算速度已達到每秒萬億次，微機也可達每秒億次以上，使大量復雜的科學計算問題得以解決。例如：衛(wèi)星軌道的計算、大型水壩的計算、24小時天氣算需要幾年甚至幾十年，而在現(xiàn)代社會里，用計算機只需幾分鐘就可完成。

信息管理是以數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，輔助管理者提高決策水平，改善運營策略的計算機技術(shù)。信息處理具體包括數(shù)據(jù)的采集、存儲、加工、分類、排序、檢索和發(fā)布等一系列工作。信息處理已成為當代計算機的主要任務。是現(xiàn)代化管理的基礎(chǔ)。據(jù)統(tǒng)計，80%以上的計算機主要應用于信息管理，成為計算機應用的主導方向。信息管理已廣泛應用與辦公自動化、企事業(yè)計算機輔助管理與決策、情報檢索、圖書館里、電影電視動畫設(shè)計、會計電算化等各行各業(yè)。

中國高性能計算在20多年來也實現(xiàn)了“超常發(fā)展”，比如計算機性能從百億次進步到百億億次，實現(xiàn)了從跟蹤到世界交替領(lǐng)先的跨越;應用的并行性也實現(xiàn)了從百核并行到千萬核并行的進步;同時在算力使用方式上，目前也已經(jīng)實現(xiàn)了從單機到網(wǎng)絡(luò)計算環(huán)境的轉(zhuǎn)變。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028年中國高性能計算機市場深度全景調(diào)研及投資前景分析報告》顯示：

2022中國HPC TOP100榜單的榜首機器是個新面孔。出于不便公開的原因，這臺由某服務器供應商研制、部署于某網(wǎng)絡(luò)公司的主機系統(tǒng)以208.26 PFLOPS(約20.83億億次每秒)的測試性能登上榜首，相比2021年榜首機器有1.66倍的性能提升。該主機系統(tǒng)采用CPU+GPU異構(gòu)眾核架構(gòu)，CPU核數(shù)達到46萬核，系統(tǒng)峰值達到390 PFLOPS。位列去年榜單榜首的某網(wǎng)絡(luò)公司主機系統(tǒng)，今次位列 2022HPC TOP100 榜單第二位，測試性能為125.04 PFLOPS;此前曾多年“霸榜”的兩臺熟悉面孔——“神威·太湖之光”和“天河二號A”，在今年的榜單中分列第三、五位，測試性能分別約為93.02和61.45 PFLOPS。

廠商份額方面，聯(lián)想以42臺系統(tǒng)獨占鰲頭。浪潮、中科曙光、北龍超云分別以26臺、10臺、5臺系統(tǒng)分列二、三、四位，合計占上榜系統(tǒng)份額的83%。從性能份額來看，未公布具體研制單位信息的機器性能占比57%，國家并行計算機工程技術(shù)研究中心、國防科大分別以2臺、4臺機器上榜占得10%、8%的性能份額，分列第二、三位。

2023中國HPC TOP100榜單的榜首機器是個新面孔。這臺由某服務器供應商研制、部署于某超算中心的主機系統(tǒng)以487.94PFLOPS(約48.79億億次每秒)的測試性能登上榜首，其性能是2022年榜首機器的2.34倍。該主機系統(tǒng)采用CPU+GPU異構(gòu)眾核架構(gòu)，CPU核數(shù)達到1597萬核，系統(tǒng)峰值達到620 PFLOPS。位列去年榜單榜首的某網(wǎng)絡(luò)公司主機系統(tǒng)此次位列榜單次席，測試性能為208.26 PFLOPS;此前曾多年“霸榜”的兩臺熟悉面孔——“神威·太湖之光”和“天河二號A”，在今年的榜單中分列第四和第六位。值得一提的是，本屆榜單前50位高性能計算系統(tǒng)集群中，部署年份為2021~2023年的機器為21 臺，占比42%;其中有2臺計算集群是2023年最新安裝部署的。

高性能計算機行業(yè)未來發(fā)展趨勢

隨著科技的進步，各種計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機的發(fā)展已經(jīng)進入了一個快速而又嶄新的時代，計算機已經(jīng)從功能單一、體積較大發(fā)展到了功能復雜、體積微小、資源網(wǎng)絡(luò)化等。計算機的未來充滿了變數(shù),性能的大幅度提高是不可置疑的，而實現(xiàn)性能的飛躍卻有多種途徑。不過性能的大幅提升并不是計算機發(fā)展的唯一路線，計算機的發(fā)展還應當變得越來越人性化，同時也要注重環(huán)保等等。

計算機從出現(xiàn)至今經(jīng)歷了機器語言、程序語言、簡單操作系統(tǒng)和Linux、Macos、BSD、Windows等現(xiàn)代操作系統(tǒng)四代，運行速度也得到了極大的提升，第四代計算機的運算速度已經(jīng)達到幾十億次每秒。計算機也由原來的僅供軍事科研使用發(fā)展到人人擁有，計算機強大的應用功能，產(chǎn)生了巨大的市場需要，未來計算機性能應向著微型化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和巨型化的方向發(fā)展。

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