Summit超算蝉联第一并不让人意外，首先是它的硬件、架构都是这两年的新产品、新技术，处理器是IBM Power 9 22核处理器，不过主要计算性能则是来自NVIDIA的Tesla GV100加速卡。相比6月份的排名，Summit超算的性能还有所升级，峰值性能从187PFLOPS提升到了200.8PFLOPS（20亿亿次），Linpack性能也从122PFLOPS提升到了143.5PFLOPS，遥遥领先其他超算。

本届排行榜的第二名是Sierra，上一届排名第三，这半年中其性能也从71.6PFLOPS提升到了94.6PFLOPS，它跟Summit是美国能源部一同研发的两套超算，所以硬件结构上基本一致，都是IBM Power 9处理器搭配NVIDIA Tesla GV100加速卡，只不过是规模不同，它安放在美国LLNL劳仑兹*利弗莫尔国家实验室，Summit超算位于美国橡树岭国家实验室。

第三、第四是中国的神威·太湖之光、天河2A超算，两者的性能分别是93PFLOPS及61.4PFLOPS，相比半年前没有变化。

本届的第五名是位于瑞士的Piz Daint，上届排名第六，挤下了日本的ABCI超算，后者现在降到了第七。

TOP10超算中，中国依然还有两台超算入围，不过排名有所下降，日本有一台，欧洲有两台，美国依然有五台超算位居TOP10中，并且重新夺回了超算第一、第二，而在TOP500超算中美国超算的总算力依然占据38%的份额，尽管美国入围的超算数量继续下降至109台，6月份的时候还是124台。

中国入围TOP500超算的数量继续提升，本届排行榜中已经有227台，6月份的时候还是206台，目前中国的超算已经占到了TOP500的45%份额，不过总算力占比只有31%，算起来中国TOP500超算的平均算力不到美国超算的一半。

按照厂商来算，TOP500的主要供应商是联想（140台，联想这么多跟之前收购IBM X86服务器业务有关，并不是联想自己努力所致）、中国浪潮(84台）、中国曙光（57台）、美国Cray(49）、HPE（46台）、Bull（22台）、富士通（14台）、华为（14台）、Dell EMC（13台）及IBM（12台）。

在超算处理器中，英特尔处理器占据了95.2%的份额，TOP500中只有三套超算使用了AMD处理器，不过未来几年中这个情况可能会大幅改变，AMD现在的14nm EPYC处理器及未来的7nm Zen 2架构罗马处理器未来也会出现在超算领域。

中国在超算领域的发展确实引人注目，这几年不少外媒也在报道中国超算突飞猛进。中国青年报援引国家863计划“高效能计算机及应用服务环境”重大项目总体专家组组长钱德沛教授的话称“中国的‘超算’确实是走过了一条超常规发展之路。按照国际常规，20年计算速度提高100万倍，而我们在过去20年里，‘超算’运行速度提高了5000多万倍。”

那么中国超算快速发展的背后有什么原因呢?钱德沛认为，这是国家持续支持的成果，首先在国家层面优先发展，持续投入，集中力量办大事，中央、地方政府、应用部门多渠道支持；其次，也是科技界团结协作的结果。不过还有一个问题也做了“贡献”，“禁运促进了我们在‘超算’领域的自主研发。”钱德沛在接受中国青年报·中青在线记者采访时说。

美国的禁运到底是怎么回事呢？2015年4月份美国政府宣布制裁中国四家超算中心以及国防科技大学，禁止Intel等美国公司向中国出口高性能计算芯片，理由是中国的超算涉嫌用于核爆试验。当时中国的天河2号排名TOP500第一，使用的就是Intel Xeon E5处理器及Xeon Phi加速卡，美国的禁令封杀了中国继续获得Intel高性能芯片的可能。

不过美国对高性能芯片的封杀并没有阻止中国在超算领域取得进步，在此后的几次TOP500排名中，中国的超算依然在有条不紊地升级，去年6月份神威·太湖之光又超越了天河2号登顶新的第一，它使用的是国产申威SW26010处理器，独特的260核架构，详情可以参考我们之前的分析。

不过在美国的禁运到底对中国有没有影响这件事上，钱德沛的表态跟之前太湖之光团队的意见不同，前者认为美国的禁运推动了中国的超算发展，但是无锡超算中心掌门人杨广文去年对环球时报表示“美国对中国的技术封锁是一贯的，中国并非因为美国封锁才搞自主可控芯片，而是很早之前就开始布局，2014年立项时就要求神威·太湖之光的核心技术是完全国产化的，因此当年底就完成了原型机测试，禁售令公布半年之后，太湖之光就完成了研发工作。”

一款高性能处理器从立项研发到最终出产品并应用需要数年时间，从这点上来看确实不能说申威处理器是美国禁运之后的产物，短短半年时间是不可能完成处理器研发、生产到超算应用的。中国发展高性能超算芯片确实受到了美国禁运影响，但就算没有美国禁运，中国开发自主可控的超算芯片也是一直在做的。

神威·太湖之光是全球首个10亿亿次超算，也是目前唯一一个，不过下半年有可能被IBM、NVIDIA研发的Summit超算超过，后者的性能可达15-30亿亿次，Intel还在研发18-45亿亿次的超算，预计在2018年问世。

不过中国、美国及日本都在争抢下一代百亿亿次超算了，美国能源部前几天拨款2.58亿美元给IBM、Intel、AMD、NVIDIA等六家公司，联合研发百亿亿次超算，预计2021年问世。中国国内至少有三个百亿亿次超算，进度较快的天河3号预计今年底完成原型机，明年完成样机，2020年前投入使用。

钱德沛表示“E级计算机的方案中，自主可控是首要的，而能耗、应用性能、可编程性、可靠性等，都是我们面临的重大技术挑战。”钱德沛说，“从目前看，3个验证系统各有特点，采取不同的技术路线。但目前还没有形成完全可行的E级计算机的技术方案，需要继续探索。

PS:提到中国超算，被人质疑最多的就是芯片，之前被骂处理器不是国产，现在太湖之光上是国产处理器了，喷点又变成了超算没用，不过太湖之光上有三个应用获得了戈登·贝尔奖，这是超算应用中最具含金量的奖项了。对于这些质疑，小超哥（id：9501417）微信觉得大家还是要理性看待中国超算发展，不要否认成绩，但中国也没到可以沾沾自喜的程度，不要盲目也不要自卑到跪着站不起来，看了中国青年报的报道，虽然还是有浓重的宣传味道，但是大部分中国科技工作者对中美的技术差距还是很现实的。

神威·太湖之光卫冕成功并不让人意外，从去年上半年首次拿下TOP500第一之后，它就以峰值125PFLOPS、实际93PFLOPS的性能在去年下半年蝉联冠军，直到现在依然是全球首个性能超过10亿亿次的超算，不过要是不升级的话，今年下半年IBM、NVIDIA研发的、代号Summit的新一代超算就会超过它了，浮点性能可达150-300PFLOPS。

神威·太湖之光处理器不仅仅是帮助中国卫冕TOP500超算冠军，它更重要的意义是使用了国产260核申威SW26010处理器，而且在系统应用上也拿下了最具含金量的戈登·贝尔奖，详情可以参考我们之前的申威处理器分析文章，或者关注小超哥（id:9501417）微信。

这次的TOP500榜单中，第二名是中国的天河2号，再太湖之光之前它是六届TOP500冠军，理论浮点性能54.9PFLOPS，Linpack性能33.86PFLOPS，主处理器是12核的Xeon E5-2692 v2，辅以Xeon Phi 31S1P加速卡。

欧洲国家研发的Piz Daint超算今年位居全球TOP500第三

以往的第三名是美国的“泰坦”超算，不过这次第三是欧洲国家研发的Piz Daint，位于瑞士的国家超算中心（CSCS），之前的Linpack峰值性能为7.78PFLOPS，大约是天河2号的1/5多点。不过2016年开始这台超算开始升级，用上了Intel Xeon E5-2690 v3处理器及NVIDIA的Tesla P100加速卡，浮点性能大幅提升到了25.3PFLOPS、Linpack性能19.6PFLOPS的水平，成功挤下美国的泰坦超算，成为第三。

这也是最近几年来欧洲首次挤入前三，此前能在超算领域争夺第一的主要是中美两国，而在TOP500超算24年的排名历史中，类似中国包揽前两名、挤掉美国超算地位的情况也只出现过一次，上次是1996年日本占据了TOP3中的两个名额。

TOP10中的5到10名分别是Sequoia（红杉，位于美国）、Cori（位于美国）、Oakforest-PACS（位于日本）、K/京（位于日本）、Mira以及Trinity，后两者也都是美国国家实验室拥有的。

此外，前两次的TOP500榜单中，中国上榜的超算数量要么与美国持平，要么超过美国，不过这次美国还是以169台的总数赢回了第一，中国则以160台位列第二，日本有33台，德国28台，法国17台，英国也有17台。

在超算方面，日本富士通研发的K/京曾经夺得了2011年度的TOP500冠军，目前在TOP500中排名第七，新进入前十名的还有日本Oakforest-PACS，排名第六位，日本总计37台超算入围最新的TOP500名单，与中国171台的入围总数量，并且霸占TOP500第一4年的地位相去甚远。

各国现在都在努力研发新一代超算，日本也不例外，也在开发性能是太湖之光10倍多的新超算，不过下一代革命性的百亿亿次超算至少要等到2020年才能问世，远水解不了近渴，日本能挑战太湖之光超算的是ABCI（AI Bridging Cloud Infrastructure，人工智能桥接云基础设施），其运算性能可达130PFLOPS，也就是每秒13亿亿次，预计2017年Q4季度建成。

日本新超算性能可达13亿亿次

它的性能是什么水平呢？目前神威·太湖之光的理论性能是125PFLOPS（12.5亿亿次），Linpack性能为93PFLOPS（9.3亿亿次），如此一来日本ABCI超算不论是理论性能还是浮点性能都将超过太湖之光，如果太湖之光在明年底之前不做升级，ABCI明显将成为未来的TOP500冠军。

值得注意的是，ABCI超算不仅性能强大，其能效更让人惊讶——总功耗低于3MW，PUE能源利用率低于1.1，相比之下中国的太湖之光超算功耗达到了15.4MW，也就是说日本ABCI超算在性能超过太湖之光的情况下功耗仅为后者1/5。

不过现在也不要急着说中或输，日本ABCI超算的详细架构还未公布，也不知到底使用了什么处理器，13亿亿次的性能也不确定是FP16还是FP32或者FP64，尚有疑问。

来自新华社的消息，中国新一代超级计算机项目“神威E级计算机原型系统”项目日前正式启动，这次的神威E级超算也是由中国国家并行计算机工程技术中心牵头，不过新一代超算将落户于中国济南国家超算中心。

神威E级超算的E指的是Exascale，计算性能也就是1000PFlops，百亿亿次量级的。在这方面，美国、日本以及欧洲都在研发新一代百亿亿次超算，美国有IBM、NVIDIA、Intel等公司投入研发，日本富士通预计会在2021年研发出百亿亿次超算。

世界各国对百亿亿次超算的研究都还在摸索阶段，因为新一代超算不仅要求性能提升，而且要在计算效率、能耗、可靠性及应用适用性等方面作出突破，未来有很多不确定性。这次的神威E级超算实际上还只是个原型系统，用于验证国产核心技术和创新技术的有效性。

在此之前，中国已经有了两个E级超算原型系统，国防科大以及曙光公司都在预研百亿亿次超算，前者将位于中国天津的超算中心，曙光公司的E级超算将在上海、深圳超算中心示范。再算上这次的济南超算中心，中国未来至少会有三大E级超算中心，他们的架构设计都不同，不过有一点是相同的——不论是江南所还是曙光或者国防科大，未来超算的处理器、架构、总线都将是国产的，这一点在太湖之光超算上已经得到验证了，这不仅是因为美国封锁了高端处理器出口，也是国内自主研发的需要。

Intel前几天才推出了新一代Xeon Phi处理器，代号Knights Landing，14nm工艺，最多72核心288线程，集成16GB eDRAM缓存，TDP 245W。考虑到新一代Xeon Phi处理器浮点性能提升到了3TFLOPS，远高于前代水平，其最重要的市场自然是HPC超算了。

对于Xeon Phi销量，Intel表示今年的目标是10万出货量，目前已经出售了3万套了。

如果没有美国出口限制，Intel的Xeon Phi销量创造新高也不是没可能，因为中国的天河2号使用的就是Intel Xeon处理器及Xeon Phi加速器组成，前者使用了3.2万块，后者有4.8万块，一台HPC用的Xeon Phi数量就够Intel乐的了，只是现在不可能了，美国对中国超算进行制裁，严禁Intel等公司对中国出口超算芯片及相关技术，天河2号后续升级也不可能使用Xeon Phi处理器了。

话说回来，这对中国来说也不见得是坏事，天河2号超算投资30亿，其中相当大一部分成本都是购买Intel处理器了，12核Xeon E5-2692 v2处理器公开价在2600美元，Xeon Phi 31S1P建议价也在1700美元左右，天河2分别使用了3.2万颗E5、4.8万块Xeon Phi处理器，算算就知道成本有多贵了。

神威太湖之光性能达到了天河2好的三倍左右，但投资约为18亿元，降低投资的一个重要原因就是使用了国产260核处理器。

神威太湖之光超算其Linpack浮点性能为93PFLOPS，理论性能是125.4PLFOPS，它使用了国内研发的申威SW26010处理器，260核心架构，乱序执行，频率1.45GHz，1个处理器就是1个节点，每个节点8GB DDR3内存，256个节点组成1个超级节点，160个超级节点互联连接，因此总计是40960个节点，10649600个核心，内存容量1.3PB。

神威太湖之光的主要规格

在性能大幅飙升的情况下，太湖之光的功耗反而从天河2号的17.8MW降低到了15.37MW，计算下来其单位性能功耗达到了6GFLOPS/W，性能全球第一的情况下能耗比能排到全球第三。

此前中国及世界最强的超算是天河2号，它使用了3.2万颗Intel Xeon E5及4.8万块Xeon Phi处理器，总投资是30亿人民币，太湖之光超算的性能达到了天河2号的三倍左右，但投资只有18亿（包括了研发、硬件及软件费用，不包括运营费用），使用国产处理器的好处还是很明显的。

话说回来，就算在性能、功耗、投资等方面取得了突破性成绩，仍有批评者认为太湖之光没什么意义，因为中国的超算全都是闲置的，应用跟不上，是面子工程。应用问题确实是有的，有些地方政府的超算中心也确实不是从市场需求出发的，不过这事在太湖之光上不一样了。

衡量超算应用价值也有个国际奖项，这就是被称作超算应用领域诺贝尔奖的“戈登贝尔”奖，从1987年建立以来，中国团队从未入围。今年，基于“神威·太湖之光”系统的三项全机应用已经入围，占全部入围数量一半。三项应用分别为中科院软件所与清华大学、北师大合作的“全球大气非静力云分辨模拟”；国家海洋局海洋一所与清华大学合作的“高分辨率海浪数值模拟”；中科院网络中心的“钛合金微结构演化相场模拟”。

此外，在这3项应用中已经有2项的性能达到了30-40 PFLOPS，占了整个性能的近一半。

虽然入围不代表最终一定都能当选，但在应用方面，太湖之光显然是做了准备的，而且取得了突破性进展，指责超算面子工程并不公平。

PS：太湖之光三项应用的报道来自于经济参考报今天的一篇报道，文章写的很中肯，不光是报道了中国超算的进展，对超算研发、应用中的一些问题也没有回避，也介绍了一些超算的作用，值得一读。