【IT168 专稿】11月1日，《2008年中国高性能计算机性能TOP100排行榜》在江苏无锡举办的“2008年全国高性能计算学术年会”上由中国软件行业协会数学软件分会、国家863高性能计算机评测中心和中国计算机学会高性能计算专业委员会三家联合正式对外发布。TOP100排行榜创始人之一、中科院软件所研究员张云泉博士对最新的排行榜进行了分析解读。张云泉表示，和去年相比，今年的排行榜主要体现了以下几个特点：1）国产机器在失守第一名位置三年后重新夺回榜首地位，百万亿次机首次出现在排行榜中；2）TOP100总体性能超过1千万亿次（PFlops），中国高性能计算机市场进入快速增长期；3）TOP100平均性能首次突破10万亿次，与国外差距进一步缩小；4）入门系统的性能门槛大幅提升，达到3.33万亿次，是2007年的2.78倍；5）92套系统采用机群结构，机群有一统天下的趋势，计算机体系结构创新面临挑战；6）上榜高性能计算机制造商从去年的9家增加到了14家；7）高性能计算应用进一步普及，应用领域从去年的9个扩大到14个。
性能大幅突破 中国高性能计算进入快速增长期
据介绍，即将落户上海超级计算中心的曙光5000A以174.9万亿次每秒的Linpack性能夺得第一名，这也是TOP100排行榜有史以来的第一套百万亿次计算机。在过去三届中，第一名的位置一直由IBM公司保持。另一台国产的高效能计算机联想深腾7000以83.1万亿次每秒的性能排名第二，该套系统将落户中科院网络信息中心超级计算中心。上海超算和中科院超算中心分别是中国国家网格在南方和北方的主节点。由IBM公司制造的基于BladeCenter HS21的刀片集群的运算性能为24.6万亿次每秒，排名第三，部署在中石油四川石油物探公司。在TOP10中，IBM公司总共有4套系统入选，HP公司有两套，曙光、联想各占一套，特别值得一提的是，宝德公司今年以两套系统入选前十，分别占据第六和第七位。TOP10系统的基本情况如下表所示：
从TOP100系统的总体性能来看，总Linpack性能首次超过1千万亿次，达到了1.01 PFlops，是2007年307.35万亿次的3.29倍。另外，中国TOP100机器的平均Linpack性能首次超过10万亿次，而国际上平均性能接近10万亿次的时间是2007年6月，因此，从这一点来看，差距已经从原来的两年半缩小到了现在的一年半。
张云泉谈到，“今年国内高性能计算应用的增长非常快，我们曾经估计要入选这届排行榜的性能门槛是2万亿次，但结果出来之后，排在第100位的系统性能达到了3.33万亿次，是2007年的1.2万亿次的2.78倍，这是我们没有预料到的。”
可见，无论是第一名系统的性能，还是总体性能、平均性能和入门系统的性能，都比2007年有了大幅度的增长，这也意味着中国高性能计算机应用正在步入新一轮的快速增长阶段。“中国高性能计算机市场是呈S形规律发展的，平稳期和增长期往往是每隔两三年实现一次交替。”
机群一统天下 国产计算机体系结构创新面临挑战
张云泉还分析了入选系统在体系结构、处理器、互连网络方面的分布情况。据统计，今年有92%的系统采用了机群架构，比TOP500的情况要高出十几个百分点。“机群不仅在总体上继续占据着绝对主导的地位，而且是前10名全部都是机群，其中8台是刀片机群系统，这跟TOP500前十的情况也大不相同。这表明我们在新体系架构机器的引进和研制方面很滞后，缺少让我们眼前一亮的新架构。”
据了解，目前国际上已经开始在芯片、节点和系统不同层面探索和研制多核异构系统，如nVidia的Tesla GPGPU系统，英特尔和AMD开始研发的多核/众核异构芯片，IBM把POWER PC、CELL和Opteron等三种处理器融合一起的RoadRunner千万亿次机，以及众多厂商在研制的基于FPGA加速计算的节点级异构系统等等。可见，中国科技届和产业届需要在这一块加大创新力度，特别是在大规模高端系统方面。
多核计算已经成为HPC的主流，54%的系统采用了四核处理器，26%采用了双核处理器，仅有20%的老系统仍在使用单核处理器。英特尔仍然是TOP100的最大赢家，基于英特尔处理器的系统数量占到了71%，这与英特尔在TOP500中的份额非常相似，在6月份的TOP500中，英特尔占据了73.5%的绝对优势。AMD皓龙是此次TOP100中使用量第二多的处理器，占21%，IBM和HP的处理器份额各占4%。
在系统内部互联网络方面，千兆以太网以71%的份额占据主流地位，其次是Infiniband（17%）。但从趋势来看，随着多核计算、大规模系统的发展，以高带宽、低延迟占优的Infiniband的份额会进一步增加。
产销两头热 制造厂商和应用领域均有增加
据了解，今年上榜的HPC制造商也比往年多出不少，总共有14家厂商上榜。其中国际厂商包括HP、IBM、DELL、SGI和SUN，国产机器则来自曙光、联想、宝德、浪潮、神威、银河风云、中科院过程所、防化研究院/宇驰科技和蚬壳星盈等。HP公司已经连续七年保持中国TOP100数量份额的第一名，共有33套系统上榜，其次是曙光（26套）和IBM（18套），这三家总共占据了TOP100的77%；另外值得一提的是，从性能分布来看，由于今年曙光5000A和联想深腾7000两套大机器的加入，使得国产机器的Linpack性能比例达到了54.83%，比2007年的33.1%有大幅提升，而国外机器则从2007年的66.9%下降到了45.17%，国产机器总性能获得了超过国外机器近10%的优势。曙光公司以32.94%占据了性能份额的首位，其次是HP（23.11%）和IBM(18.51%)。制造商分布情况如下表所示：
在用户端，中国高性能计算机的应用领域也有所增多，从2007年的9个增加到了今年的14个，主要分布在能源、政府部门、科学计算、工业、大气气象、游戏、电信、动漫渲染、教育、地震、金融保险、生物信息、视频计算和网络加速等。从机器数量上看，能源行业占据了35%，其次是政府部门（12%）和科学计算（10%）。同样是得益于曙光5000A和联想深腾7000的加入，使得从机器性能上看，科学计算占到了第一位，占33.13%，其次是能源（28.01%）和政府部门（7.03%）。具体应用分布情况如下表所示：
张云泉表示，综合来看，能源、科学计算、政府部门、工业和大气气象仍然是目前中国高性能计算的主要用户，但值得注意的是，动漫渲染、地震、视频计算和网络加速今年作为新应用领域开始在TOP100中首次出现。因此可见，随着服务器机群的日益普及，高性能计算正在从传统的领域渗透进更多的行业。
据了解，中国高性能计算机排行榜从2002年起开始启动，目的是向业界提供国内已安装的高性能计算机系统的性能、处理器数量、安装地点、应用领域等信息，从而促进计算科学的交流和合作，促进高性能计算机市场发展和高性能计算机应用。经过多年的不懈努力和数据积累，目前TOP100排行榜已经能够比较真实地反映中国高性能计算机市场应用状况，并能够用来分析和预测未来中国高性能计算机产业的发展趋势。
张云泉谈到，过去我们通过排行榜的数据预测，峰值100万亿次的机器将在2007年到2008年间出现，累计Linpack性能将在2008年到2009年间超过千万亿次，今天来看，这些预测都已经得到了验证。下一步，我们预期峰值千万亿次的机器将在2010年到2011年间出现，累计Linpack性能有可能在2011年到2012年间达到万万亿次。
