观察：从TOP100看中国高性能计算趋势

高性能计算机

10月29日至31日在长沙举办的2009年全国高性能计算（HPC）学术年会上，中科院软件所研究员、中国TOP100作者张云泉博士公布2009年度中国高性能计算机的TOP100榜单。

从本届榜单来看，入围TOP100的高性能计算机体现了九大特点：

一、历史上首次出现峰值超过1PFlops的国产机器，比预期的时间提前了1年。

二、排行榜首次出现Linpack效率超过90%的两套机器：IBM公司的刀片机群和江南所的神威4000A。

三、国内企业曙光公司历史上首次夺得中国TOP100数量份额第一名。

四、国防科大历史上首次夺得TOP100第一名和总性能份额第一名。

五、TOP100总体性能超过2千万亿次（PFlops），中国高性能计算机市场继续稳步增长。

六、TOP100平均性能突破22万亿次，与国际水平差距仍为1年半。


七、入门系统性能门槛大幅提升，达到6.8TFlops，是2008年的2倍


八、96套系统采用机群结构，计算机体系结构创新更加严峻，TOP100还首次出现CPU+GPGPU混合加速的PFlops机器。


九、上榜高性能计算机制造商仍保持14家，应用领域仍保持14个。能源、游戏、科学计算、工业等是高性能计算主要用户。


TOP100性能分析：提升明显

本次入围榜单的100台机器总的Linpack性能为2.2Pflops，为去年的2.12倍。（2008年为1.036PFlops）。

与此同时，全部机器的Linpack性能超过了6.8Tflops，为去年的2.04倍。2008年全部机器的Linpack性能为3.33TFlops。并且，TOP100全部系统的峰值超过了8.1Tflops，是2008年的2.03倍。2008年的全部峰值为4Tflops。


此外，机群继续在TOP100中占据主导地位，共有96套系统是机群，而2008年机群的数量是92套。这说明未来高性能计算机的系统结构亟待创新。

刀片系统成为本次TOP100的大赢家，前10名中有8台是刀片系统，说明刀片系统在高性能计算中的优势愈发明显。

而由国防科技大学研制的"天河一号"，其峰值性能达到了每秒1206万亿次双精度浮点运算，是国内首台突破千万亿次的超级计算机。"天河一号"也因此夺得了本届TOP100的冠军。此外，它还是采用"CPU+GPU"模式构建的，包括了6144颗英特尔CPU和5120颗AMD GPU，可以说在结构上进行了创新。

TOP100制造商分析：国产崛起

本次榜单的TOP10中，IBM有6台入围，分别占据4、5、6、7、9、10名的位置，曙光有2台入选，分别占据第2、8名的位置，国防科大凭借"天河一号"成为第一，联想的深腾7000位列第三。

在所有入围的计算机中，美国制造的机器数量仍然占装机数量的55%，但比2008年的57%小幅下降。国产机器厂商有曙光、浪潮、联想、神威、宝德、国防科大和北京市计算中心等上榜，数量由去年的9家下降为7家。曙光公司则历史上首次夺得中国TOP100数量份额第一名，共有27套系统入选。


国外厂商继续保持IBM、HP、DELL、SUN和SGI五家。而HP公司连续七年保持中国TOP100数量份额的第一名的记录被曙光夺走。同时IBM公司的份额大幅度上升。


从Linpack性能来看，国产机器的性能比例为59.31%，比2008年的55.93%小幅提升。而国外机器从2008年的44.07 %，小幅下降到40.69%。

新领域出现

TOP100行业领域分析：新领域出现

从TOP100的应用领域来看，主要分布在能源 、游戏、科学计算、大气气象、工业、政府部门、教育、电信、生物信息、地震、电子商务、动漫渲染、金融保险和视频计算等十四个领域，领域数量没有变化。但电子商务作为新应用领域在中国TOP100上首次出现。

从机器数量上看，能源领域虽然仍保持第一为20%，但相比去年的35%，出现了大幅下滑；游戏领域占到了15%，首次进入前三；科学计算领域的比例为14%，有小幅上升，保住了第三的位置。


从机器Linpack性能上看，工业领域为36.92%，排名第一；游戏领域为14.77%，首次进入前三；科学计算的份额为12.21%，相比2008年的34.77%，大幅下降到第三名。


综合来看，能源、游戏、科学计算、工业等依然是高性能计算的主要应用领域。


未来趋势：性能仍将大幅攀升

中国高性能计算机从1993年到1996年发展平稳，没有出现量级的变化。从1996年开始（曙光1000）到1999年（神威I），中国高性能计算实现了第一次跨越式发展。接着，从1999年到2001年又进入平稳发展期，而从2001年开始（曙光3000）到2005年，高性能计算又进入新一次快速发展时期，曙光4000A、深腾6800、国家气象局21万亿次机器等都是期间典型的代表。

从2004年到2007年，中国高性能计算机重新进入平稳发展期，此后平稳期在2008年结束，开始进入另外一个活跃发展周期，大约会持续2到3年。