【IT168 专稿】一年两次的全球TOP 500超级计算机排行榜是服务器、高性能计算机（HPC）发展的风向标。透过榜单，我们可以清晰地了解和把握全球高端计算的技术发展趋势和应用情况。
最新的第27次全球最快超级计算机TOP500排行榜于6月27日在德国召开的第21届国际超级计算会议（ISC2006）上正式发布，国内外众多媒体争相进行了报道。
IT168服务器频道通过对2001-2006年全球TOP 500 HPC的11期历史数据进行整理分析，从总体计算规模、体系架构、制造商、处理器、操作系统、互联网络、应用以及安装地点等多个层面，详细地剖析了全球最顶尖TOP 500超级计算机的发展历程，以帮助国内厂商和用户了解和把握高端计算的趋势。
中篇:《全球TOP500超级计算机5年风云录(中) --——处理器、操作系统和互联网络分析》
下篇:《全球TOP500超级计算机5年风云录(下) ——应用领域与安装地点分析》
一、总计算力5年增长25倍 IBM独占本届前三甲
1）总体计算规模：5年增长25倍
创新是人类文明进步的灵魂！高性能计算领域的技术创新和性能提升的脚步也同样从未停止过。正如几年前所预测的那样，第一台达到百万亿次以上实测性能的超级计算机（136.8Tflops的蓝色基因/L系统）于2005年正式登场，现在只有Linpack测试性能超过2Tflops的系统才能进入TOP500。本次排行榜中最后一位系统的Linpack性能为2.026Tflops，两倍于1993年第一次TOP500中所有500台系统的集合能力。
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这次TOP10系统的Linpack性能全部超过了30Tflops，排在第十位的NEC地位模拟器系统达到35.86Tflops；而进入TOP100的系统性能也从一年前的3.412Tflops提升到4.713Tflops。此次TOP500中所有系统的总Linpack性能达到2.79Pflops，一年前为1.69Pflops，是5年前（2001年6月）的25.76倍之多！
表：位于TOP1、TOP10、TOP100、TOP500超级计算机列表
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2）TOP 10：IBM独占前三甲
在前十位超级计算机中，IBM占据了4席，SGI、Bull SA、Dell、NEC/Sun、IBM、Cray、NEC分别占据了一席。
令人“窒息”的是，IBM不仅凭借239套系统占据了整个排行榜的半壁江山，更是将前三甲攘入怀中。安装在美国能源部劳伦斯-利弗莫尔国家实验室的IBM公司BlueGene/L 第4次被评为全球最快的超级计算机。最新的线性测试标准已经达到280.6 teraflops（ 浮点运算，1 Teraflops=每秒1万亿次数学运算）。至今还没有其他超级计算机的线性测试标准突破每秒100万亿次浮点运算大关。
与蓝色基因/L共同排名三甲的还包括计算能力达到91.29Teraflop的IBM蓝色基因Watson（Blue Gene Watson）系统和最近完成升级的部署在劳伦斯利物莫国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory）的ASC Purple超级计算机（75.76 Teraflop）。
全球最快的TOP 10超级计算机如下表所示：
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注：
1）测试的标准单位是每秒执行的浮点操作数量——flop 数；
2）Rpeak——flop 的理论峰值，如IBM Blue Gene/L的峰值为367tflop（万亿flop）；
3）Nmax——得出最高flop时所使用的矩阵大小N。对于Blue Gene来说，这个值是1769471；
4）Rmax——Nmax 所达到的最大 flop。对于Blue Gene 来说，这个值是280.6tflop。
二、体系架构：Cluster成了天花板
工业标准化的机群系统Cluster已经占据了TOP 500 HPC排行榜的垄断地位，364套系统，72.8的比重，令人咋舌！而2001年6月只有32套，数年间增长了十倍之多。尽管在不少人看来，机群没有多少技术含量，甚至个人都可以搭建一套系统冲进TOP 500。但不同的，正是这种“技术含量不怎么高”，但却具有工业标准化优势的系统赢得了大多数厂商和用户的芳心。绝大部分的机群系统来自IBM和HP，主要面向工业和商业的低端应用领域。
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采用星群（Constellations）结构的系统为38套，与半年前基本持平，但比一年前减少了一半。而面向高端市场的MPP结构系统继续减少，达到98套，一年前是117套。
当然，这也许并不是值得庆祝的事情，跟软硬件领域日新月异的技术创新浪潮相比，体系架构的创新却难觅芳踪。机群系统的大行其道，其实已经在我们的头顶上罩上了一层“天花板”。如何打破这层天花板，是需要无数人为之努力的。值得我们注意的是，采用MPP架构的IBM蓝色基因系统在商用化后，从1套系统上榜增加到了24套，在非CLUSTER架构系统中表现出了非常强的成长性。
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附表：RISC小型机、PC服务器群、机群三者特点比较
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三、制造商：几家欢乐几家愁
在此次全球Top 500超级计算机中有49%用的是IBM的设备，惠普占31.40%，戴尔占4.40%，三者控制了80%以上的版图，另外24家制造商瓜分了剩余的份额。市场集中与品牌集中的格局可见一斑。具体份额如下图所示：
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1）IBM、HP占据80%份额，呈交错竞争态势
IBM和HP正在全球TOP 500排行榜中上演“双雄争霸”的好戏，前者占据了近一半的份额，后者也占到了1/3，共同主宰着TOP 500的格局。
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值得关注的是，从2001年到2003年间，IBM和HP的竞争基本处于胶着状态，二者上榜的系统台数不相上下，甚至HP还略领先于IBM。但从2004年开始，格局显然发生了较大的变化。IBM开始拉开与HP的距离，并一直保持着老大的地位，此次HP甚至未能入选TOP 10，而IBM却占据了4个席位。有意思的是，竞争从以前的胶着状态发展到了交错状态，如上图所示，两条趋势线形成了锯齿状，这次差距拉大了，下次就会缩小。可以预计的是，这种状态仍然会持续下去。
2）CRAY、SGI、SUN昔日风光不再
令人遗憾的是，在过去的五年中，CRAY、SGI、SUN这些昔日风光无限的老牌大厂正迎来沮丧的低谷。在2001年6月的榜单上，SUN、SGI、CRAY分别占据了81席、63席和45席，而在最新的榜单上，已经只剩下7席、12席和16席。今天，SUN出售工厂和裁员、SGI申请破产保护的消息充诸于报端，二者也开始了各自向低端X86市场转型的进程。不同的是，SUN推的AMD Opetron平台，SGI向英特尔靠拢。
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3）日系制造商不断丢城失地
日系制造商正在失去在全球TOP 500超级计算机领域里的领地，在过去的数年中，日立、NEC、富士通的产品份额呈线性下滑趋势。在本届排行榜中，所上榜的HPC均不超过10套。
但值得关注的是，NEC依然在前十位中占据了两席，NEC与SUN共同研制的Sun Fire X4600 Cluster排在第七位，采用了10368颗AMD x86_64 Opteron双核处理器，峰值运算速度达到49.8万亿次，安装在东京工业大学的GSIC中心。而前两年风云一时并一度登上TOP 1的NEC地球模拟器已经排到了第10位。
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4）DELL异军突起
尽管不同于在中低端服务器市场上的风光无限，DELL在TOP 500中仅占到了4%的份额，但DELL堪称是TOP 500版图中的一匹黑马。在2001年6月的排行榜上我们还见不到DELL的身影，但DELL从01年11月首次进入TOP 500以来，一直以高速增长态势攻势掠地，今天，DELL凭借22套高性能计算机的入选占据了第三把交椅，并不断巩固自己的地位。
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分析此次DELL入选的22套系统，我们看到了标准化和商品化的力量。这些系统采用英特尔至强处理器，全部为CLUSTER体系架构，节点由PowerEdge PC服务器构成，操作系统为LINUX或WINDOWS，互联网络也是采用Infiniband、Myrinet和Gigabit Ethernet等标准商业产品。其实，我们结合整个TOP 500的分析来看，DELL正是TOP 500主流化走势的一个缩影。
表 入选第27届全球TOP 500 HPC的DELL系统列表
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