TOP500

TOP500项目是针对全球已知最强大的电脑系统做出排名与详细介绍。此项目始于1993年并且一年出版两次最新的超级计算机排名列表。每年的第一次排名公布总是在六月份的国际超级计算机会议（英语：International Supercomputing Conference）上，而第二次排名公布则是在十一月份的超级计算会议（英语：Supercomputing Conference）上。此项目主旨在提供一个可靠的基础去追踪与侦测高性能计算的趋势。^[1]

2016年8月的不同国家之间的超级计算机500强的分布

基于top500.org的对数图表，y轴为GFLOPS。红线表示最快超级计算机的速度，黄线表示TOP500上第500名计算机的速度，深蓝线表示TOP500上所有计算机速度的总和。注意Y轴是对数比例。

  TOP500上所有计算机速度的总和

  最快超级计算机

  第500名计算机的速度

TOP500列表是由德国曼海姆大学的Hans Meuer、美国田纳西大学诺克斯维尔分校的杰克·唐加拉以及美国劳伦斯伯克利国家实验室的Erich Strohmaier与Horst Simon等人共同汇编的。

历史

自1993年以来排名第一的计算机

公司	名称	国家和地区	时间
HPE	前沿	美国	2022.6 -
理化学研究所（RIKEN）	富岳	日本	2020.6 - 2022.6
IBM	顶点	美国	2018.6 - 2020.6
国家并行计算机工程技术研究中心	神威·太湖之光	中国	2016.6 - 2018.6
国防科技大学	天河-2	中国	2013.6 -2016.6
克雷公司（Cray）	泰坦	美国	2012.11 - 2013.6
IBM	蓝色基因/Q	美国	2012.06 - 2012.11
理化学研究所（RIKEN）	京	日本	2011.6 - 2012.6
国防科技大学	天河-1	中国	2010.11 - 2011.6
Cray	美洲虎	美国	2009.11 - 2010.11
IBM	走鹃	美国	2008.06 - 2009.11
IBM	蓝色基因/L	美国	2004.11 - 2008.06
日本电气（NEC）	地球模拟器	日本	2002.06 - 2004.11
IBM	ASCI White	美国	2000.11 - 2002.06
英特尔	ASCI Red	美国	1997.06 - 2000.11
日立	CP-PACS	日本	1996.11 - 1997.06
日立	SR2201	日本	1996.06 - 1996.11
富士通	数值风洞	日本	1994.11 - 1996.06
英特尔	Paragon XP/S140	美国	1994.06 - 1994.11
富士通	数值风洞	日本	1993.11 - 1994.06
TMC	CM-5（英语：CM-5）	美国	1993.06 - 1993.11

架构

截至2022年06月，所有TOP500超级计算机全部为64位，大部分是基于x86-64的CPU（英特尔的EMT64和AMD的AMD64指令集架构），只有少数是基于精简指令集（RISC），其中有13台基于IBM POWER微处理器的超级计算机使用Power架构（英语：Power Architecture），有6台基于富士通设计的HAL SPARC64（英语：HAL SPARC64）芯片，而这其中的“京”是2011年第一台没有GPU的产品，且仍然在HPCG基准（英语：HPCG benchmark）上排名第3。^[2]还有两台计算机是基于中国的设计：申威和神威SW26010也在使用中国的协处理器；后者还在2016年上升到了第一位（它后来被一台系统基于IBM POWER的计算机所超越）。另外，还有少数计算机使用了另一种非美国设计，即基于ARM架构的PEZY-SC^[3]，它是与英特尔Xeon配对的加速器。

有两台计算机是2018年第一次出现在表中的，它们所基于的架构在TOP500中从未见过。其一是一种新的x86-64微架构，它来自中国供应商中科曙光，使用基于Hygon Dhyana（中国版）的CPU（AMD和中方合作产品，基于AMD Zen），排名第38。另一台是列表中第一次基于ARM架构的计算机，它使用Cavium ThunderX2 CPU。^[4]在2000年代早期32位x86和后来的64位x86-64获取优势之前，TOP500超级计算机大部分都是由各种RISC处理器系列构成的，包括SPARC、MIPS、PA-RISC、Alpha等RISC架构。

近些年的异构计算，大多采用英伟达的图形处理器（GPU）或英特尔基于x86的至强融核作为辅助处理器。它们在TOP500中占据了主导地位，是因为每瓦特性能和绝对性能都比较高。前十名基本上都是采用的这两种，近期唯一的例外就是前面提到的“京”。

TOP500超级计算机按处理器架构系列分布的历史趋势

操作系统

从地球模拟器超算之后，十多年来所有最快的超级计算机都使用基于Linux的操作系统。自2017年11月起，所有列出的超级计算机都使用基于Linux内核的操作系统。^[5][6]

自2015年11月以来，列表中就没有计算机运行Windows了。2014年11月，Windows Azure^[7]云计算机就退出最快超算列表了（其最佳排名为2012年的第165位）。此时，列表中基于Windows的超算就只剩下上海超级计算中心的“魔方”（Magic Cube）一台了，它最后一次出现在列表中是在2015年6月发布的名单中排名436，而其最佳排名为2008年的第11位。^[8]

MIPS系统退出榜单已经十多年了，^[9]但2017年11月（经过大幅升级后）跃升至第四位的晓光（英语：Gyoukou）超算使用了MIPS作为协处理器一小部分。该超算使用了2,048核协处理器（而每个协处理器又有8×6核MIPS，使其“不再依赖外部的英特尔至强E5主机处理器”^[10]），这使其比超算前10名中的其它超算更加节能。它在Green500上排名第五，而基于ZettaScaler-2.2的系统则占据了前三位。^[11]它是迄今为止最大的系统，达到了1986万个核心，这几乎是TOP500中最多核系统（中国的神威·太湖之光，目前排名第四）的两倍。

排名前十名

此表枚举出2024年6月公布的TOP500名单中的前十名^[12]

排名	名称	国家和地区	场所	安装 年份	供应商	处理器 核心数	Rmax (Pflops)	Rpeak (Pflops)	功率 （千瓦）
1 ▲	前沿	美国	橡树岭国家实验室	2021	慧与科技	8,699,904	1,206.00	1,714.81	22,786
2 ▲	Aurora	美国	阿贡国家实验室	2023	intel	9,264,128	1,012.00	1,980.01	38,698
3 ▲	Eagle	美国	微软	2023	微软	2,073,600	561.20	846.84
4 ▼	富岳	日本	日本理化研究所计算科学中心	2020	富士通	7,630,848	442.01	537.21	29,899
5 ▼	LUMI	芬兰	欧洲高性能计算联合会	2022	慧与科技	2,752,704	379.70	531.51	7,107
6 ▲	阿尔卑斯山	瑞士	瑞士国家超级计算中心	2024	慧与科技	1,305,600	270.00	353.75	5,194
7 ▼	Leonardo（英语：Leonardo (supercomputer)）	意大利	欧洲高性能计算联合会（英语：歐洲高效能計算聯合會）	2023	EVIDEN	1,824,768	241.20	306.31	7,494
8 ▼	MareNostrum 5 ACC（英语：MareNostrum 5 ACC _(supercomputer)）	西班牙	欧洲高性能计算联合会	2023	IBM	663,040	175.30	249.44	4,159
9 ▼	顶点	美国	橡树岭国家实验室	2018	IBM	2,414,592	148.60	200.79	10,096
10 ▼	Eos NVIDIA DGX SuperPOD	美国	Nvidia	2023	Nvidia	485,888	121.40	188.65

各国家比较

各国家比较 （2023年11月）^[13]

国家/地区	排名进入 TOP500的 计算机数量	所占 百分比 （%）	Rmax Sum (Rmax) （Gflops）	Rpeak Sum (Rmax) （Gflops）	处理器总数
美国	161	32.2	3,725,850,800	5,711,149,171	40,077,020
中国大陆	104	20.8	407,239,784	770,545,405	22,605,992
德国	36	7.2	256,265,750	391,132,706	4,292,044
日本	32	6.4	669,834,060	866,458,051	11,374,380
法国	23	4.6	173,226,000	249,513,264	3,967,382
英国	15	3	81,707,084	142,086,064	2,048,112
意大利	12	2.4	41,208,360	71,911,529	845,984
韩国	8	1.6	88,682,560	128,264,430	1,551,012
荷兰	8	1.6	33,959,120	56,740,440	547,728
巴西	8	1.6	46,729,150	88,175,939	775,232
意大利	7	1.4	253,229,000	370,262,898	2,911,152
俄罗斯	7	1.4	73,715,000	101,737,460	741,328
沙特阿拉伯	6	1.2	55,253,040	98,982,254	1,798,260
瑞典	6	1.2	22,500,500	32,727,068	355,648
澳大利亚	5	1.0	42,767,840	60,177,375	532,416
爱尔兰	5	1.0	13,364,020	26,320,890	335,360
瑞士	4	0.8	28,563,790	38,600,165	650,260
新加坡	3	0.6	9,037,830	15,785,890	234,112
挪威	3	0.6	10,224,910	17,031,160	312,832
印度	3	0.6	10,953,340	12,082,026	244,488
芬兰	3	0.6	320,788,310	443,391,175	2,584,576
波兰	3	0.6	10,923,400	17,099,060	148,800
台湾	2	0.4	11,297,560	19,562,790	220,752
捷克	2	0.4	9,589,400	12,914,040	163,584
卢森堡	2	0.4	12,806,560	18,291,180	172,544
阿联酋	2	0.4	9,013,750	12,164,803	142,368
奥地利	2	0.4	5,038,378	6,809,088	133,152
斯洛文尼亚	2	0.4	6,918,000	10,047,000	156,480
西班牙	1	0.2	6,470,800	10,296,115	153,216
摩洛哥	1	0.2	3,158,110	5,014,730	71,232
保加利亚	1	0.2	4,518,870	5,942,000	144,384
泰国	1	0.2	8,146,000	13,773,060	87,296
比利时	1	0.2	2,717,000	3,094,020	23,200
匈牙利	1	0.2	3,088,500	4,669,510	28,768

参见

• 浮点数
• IEEE 754
• MIPS

参考文献

1. A. Petitet; R. C. Whaley; J. Dongarra; A. Cleary. HPL – A Portable Implementation of the High-Performance Linpack Benchmark for Distributed-Memory Computers [HPL – 分布式内存计算机高性能Linpack基准的可移植实现]. ICL – UTK Computer Science Department. 2016-02-24 [2016-09-22]. （原始内容存档于2000-11-02） （英语）.
2. HPCG - June 2018 | TOP500 Supercomputer Sites [HPCG - 2018年6月 | TOP500超级计算机网站]. www.top500.org. [2018-07-02]. （原始内容存档于2018-07-02） （英语）.
3. PEZY-SC - PEZY. wikichip.org. [2019-02-20]. （原始内容存档于2017-11-12） （英语）.
4. Astra - Apollo 70, Cavium ThunderX2 CN9975-2000 28C 2GHz, 4xEDR Infiniband | TOP500 Supercomputer Sites [Astra - Apollo 70, Cavium ThunderX2 CN9975-2000 28C 2GHz, 4xEDR Infiniband | TOP500超级计算机网站]. www.top500.org. [2018-12-06]. （原始内容存档于2018-12-06） （英语）.
5. Top500 – List Statistics [Top500 – 列表统计]. www.top500.org. 2017-11 [2019-03-04]. （原始内容存档于2012-11-19） （英语）.
6. Linux Runs All of the World’s Fastest Supercomputers [全球所有最快超算均运行于Linux]. Linux基金会. [2017-11-30]. （原始内容存档于2017-12-01） （英语）.
7. Microsoft Windows Azure [微软Windows Azure]. [2019-03-04]. （原始内容存档于2019-02-21） （英语）.
8. Magic Cube – Dawning 5000A, QC Opteron 1.9GHz, Infiniband, Windows HPC 2008 [魔方 – 曙光5000A，QC Opteron 1.9GHz，InfiniBand，Windows HPC 2008]. [2019-03-04]. （原始内容存档于2019-02-21） （英语）.
9. ORIGIN 2000 195/250 MHz | TOP500 Supercomputer Sites [ORIGIN 2000 195/250 MHz | TOP500超级计算机网站]. www.top500.org. [2017-11-15]. （原始内容存档于2017-11-16） （英语）.
10. PEZY-SC2 - PEZY. [2017-11-17]. （原始内容存档于2017-11-14） （英语）.
11. The 2,048-core PEZY-SC2 sets a Green500 record [2,048核的PEZY-SC2写进Green500记录]. WikiChip Fuse. 2017-11-01 [2017-11-15]. （原始内容存档于2017-11-16） （英语）. Powering the ZettaScaler-2.2 is the PEZY-SC2. The SC2 is a second-generation chip featuring twice as many cores – i.e., 2,048 cores with 8-way SMT for a total of 16,384 threads. [..] The first-generation SC incorporated two ARM926 cores and while that was sufficient for basic management and debugging its processing power was inadequate for much more. The SC2 uses a hexa-core P-Class P6600 MIPS processor which share the same memory address as the PEZY cores, improving performance and reducing data transfer overhead. With the powerful MIPS management cores, it is now also possible to entirely eliminate the Xeon host processor. However, PEZY has not done so yet. [驱动ZettaScaler-2.2的是PEZY-SC2。SC2是第二代芯片，其核心数也达到了两倍。也就是说，2,048核带8向SMT，总共就会有16,384个线程。……第一代SC合并了两个ARM926核心，当其基础管理和调试足够用时，其处理能力便捉襟见肘。SC2使用一个六核P级P6600 MIPS处理器（它与PEZY核共享同样的内存地址），来提高性能并降低数据传输消耗。有了强大的MIPS管理核，它现在还可以完全取代至强主机处理器。然而，PEZY并没有这样做。]
12. June 2024 [2024年6月]. www.top500.org. [2024-05-13] （英语）.
13. List Statistics | TOP500. www.top500.org. [2018-03-26]. （原始内容存档于2018-07-18） （英语）.

外部链接

• Top500.org（页面存档备份，存于互联网档案馆） –世界500大最快超级计算机
• Green500（页面存档备份，存于互联网档案馆） –世界500大绿色超级计算机
• graph500（页面存档备份，存于互联网档案馆）