top

ISC20线上开幕,基于ARM的超算系统“富岳”问鼎冠军

ISC20线上开幕,基于ARM的超算系统“富岳”问鼎冠军

6月22日, ISC20大会正式拉开大幕,虽然因为新冠病毒疫情大会改为了线上举行,但通过周密的安排,大会仍旧吸引了4000多名来自全球各地的超算专业人员参会,秉承传统,把最前沿的进展、最权威的思想和观点,共享给世界。

大会的第一项议程便是公布备受瞩目的第55届全球TOP500超级计算机排名。时隔九年后,TOP500榜首再次被日本的超级计算机夺得,由富士通研制、部署在日本理化所的“富岳”系统以Linpack实测性能415.5PFlop/s、理论峰值514PFlop/s 的成绩正式登顶,性能较排名第二位的Summit系统提升了近3倍。

作为首台登顶TOP500的基于ARM架构的超级计算机,富岳采用富士通48/52核A64FX ARM 处理器,全系统共158976个节点,每个节点含384核心,系统内存总容量为4.87PB,内存带宽为163PB/s,系统总功耗为28.3MW。

不仅Linpack性能领先,富岳还以13PFlop/s位列HPCG排名第一,效率高达2.8%,是第二名Summit的近一倍。同时,在2020年TOP500新增的用于衡量超算系统的机器学习应用性能的HPL-AI排名上,富岳的峰值性能达到1.45EFlop/s,同样位列第一。投入使用后,在RIKEN选定的9大目标应用中,富岳系统的性能与其前任系统“京”相比,最高将提升100倍。

富岳系统的研制实际从其前任“京”(K Computer)系统时期就已开始,2011年6月,“京”夺得TOP500第一,次年日本就已开始规划其继任系统;2014年,“Post K计划”正式启动;2019年3月,“Post K”开始生产并正式命名为“富岳”(Fugaku);2019年底,“富岳”开始装机;2020年5月,“富岳”部署完毕,6月登顶世界第一。富岳系统的规划与研制时间超过5年,在复用“京”的部分基础设施的情况下,新系统的总投资仍然达到70亿元。驱动如此大投入的正是自主超级计算机的重要作用,各领域对超算的巨大需求。

除了富岳,本届TOP500排名前十迎来了另3套新系统,分别是由戴尔研制、部署在意大利Eni S. p. A.的HPC5系统(排名第六、linpack 性能35.5PFlop/s),由英伟达研制部署自用系统Selene(排名第七、linpack 性能27.6PFlop/s),由IBM研制、部署在意大利CINECA的Marconi-100系统(排名第9,linpack 性能21.6PFlop/s)。

超算十年,冠军系统性能增长超过100倍


从2010年到2020年,这十年见证了中美日交替领先,共同促进超算系统的研制水平、应用水平的发展历程。2010年11月,“天河一号”代表我国首次夺得世界超算TOP500排名第一;2011年6月,“京”超级计算机取得领先;2012年,美国的Sequoia和Titan系统先后登顶;从2013年开始,中国的“天河二号”与“太湖之光”持续占据TOP500第一长达5年;2018年,美国Summit与Sierra系统问世;2020年富岳代表日本再夺第一。十年的时间里,TOP500冠军系统的峰值性能提升超过100倍。

富岳的登顶让美国、中国、日本三国超算对TOP500计算能力的占比进一步拉近,分别为29%、25%和24%。同时,富岳也推动世界超算向E级计算又迈进了一步,日本理化学研究所科学计算中心主任Satoshi Mastuoka教授在会上回答提问时表示,研制富岳的目标是满足应用的需求,只要经费允许,富岳还将继续升级。与此同时,美国的三台E级计算机Aurora、El Capitan、Frontier,中国十三·五计划建设的三台E级计算机都在紧张研制中,计划在未来1-2年内问世,无论谁最先达到下一个顶点,都将推动全球超算展进入一个全新的发展阶段。

正是在富岳系统的前任“京”夺得世界第一的2011年,ARM通过欧洲的Mont-Blanc项目正式进入高性能计算领域。近年来,随着各厂商开始将ARM处理器推向服务器端,ARM 64位指令集和向量指令Neon等的推出,以Linaro等为代表的软件生态社区不断壮大,基于ARM的超算系统已开始登上世界超算最顶尖的舞台。此次TOP500榜单中已有4台基于ARM的系统,分别是富岳及其原型机(排名205),部署在名古屋大学的新系统Flow(第37位),以及部署在美国桑迪亚国家实验室的Astra(第245位)。虽然目前还无法与Intel和IBM等巨头比肩,但随着各国下一代超算系统纷纷选择ARM,在不久的将来,ARM必将在世界超算系统的版图中占据重要的一席之地。

foot