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环球时报新媒体|全球超算排行出炉！日本爆冷夺冠 中国不到40年即全球领先( 二 )


据了解 ， 几乎每个学科的前沿 ， 都有需要大量分析数据和进行模拟的需求 。
举例来说 ， 美国田纳西大学的超算实验室在2017年9月访问了国家超级计算机广州中心（主要运营天河2号及天河2A超算） ， 从当时披露的数据来看 ， 截至到2017年9月 ， 当时在广州超算中心已经有超过2000家研究机构 ， 大学和企业使用超算 ， 运行了超过800个国家级项目和超过80个广东的项目 。
其中比较有趣的项目之一是国防科技大学（NUDT）航太学院的超燃冲压发动机的高超音速燃烧模拟 。
环球时报新媒体|全球超算排行出炉！日本爆冷夺冠 中国不到40年即全球领先
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如上图所示 ， 天河2A超算的每个运算节点上固定方针640万个网格单元（即虚拟的空气单元） 。 使用CPU+Matrix2000加速器芯片的运算速度比只使用CPU的运算速度快5.28到8.92倍 。 在运算节点数量从10个扩展到2560个时 ， 运算效率从接近100%降到70.57% 。
这意味着超级计算机中参与运算的CPU越多 ， CPU之间工作调度和数据交换所花销的额外工作量越大 ， 导致整机运算效率的下降 ， 而这也是目前超级计算机系统的核心难点 ， 如何维持成千上万个CPU的高效率运转 ， 需要硬件和软件设计做大量的优化工作 。
全球超算领域排行
本次排行 ， 尽管日本富士通公司的超算拿到了全球第一 ， 但在TOP500榜单上 ， 仍然维持着中美争霸的局面 ， 这种局面仍然会长期持续下去 。
据TOP500的数据 ， 超算的台数按国家统计 ， 目前中国占全球45.2% ， 位列第一 ， 美国占全球22.8%位列第二 ， 日本位列第三 ， 占比为5.8%；如果按运算能力排 ， 则是美国的运算能力占全球28.7% ， 排列第一 ， 中国第二 ， 占全球25.5% ， 日本第三 ， 占比23.7% 。
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从数量和性能综合来看 ， 中国超算的台数大约比美国多一倍 ， 但是总运算性能和美国差不多 ， 说明中国的超算的平均性能要比美国的超算低不少 。
日本超算的数量虽然不多 ， 但总体的算力并没有比中美低多少 ， 说明日本超算的平均性能要比中美都高 ， 不可小视 。
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从全球超算的制造厂家来看 ， 中国企业的优势相对明显 。
全球超算产量最大的三个厂家都是中国公司 ， 分别是联想（Lenovo）、曙光（Sugon）和浪潮（Inspur） ， 份额分别为36%、13.6%和12.8% ， 三家公司生产的超算台数要远远高于国际企业 ， 如惠普（HPE） ， 富士通（Fujitsu） ， IBM ， 戴尔/易安信（Dell EMC）等 。
尽管在数量上占据绝对优势 ， 但是在核心技术 ， 例如CPU ， 加速器芯片和互连芯片等方面 ， 中国企业目前并不占优 。 联想 ， 曙光 ， 和浪潮等公司生产的绝大多数超算 ， 都在使用美国的CPU（基本上是来自Intel）和加速器芯片（基本上来自NVidia） 。
这是因为 ， 在当前的超算生态体系中 ， 基于X86架构的CPU的生态最为完善 ， 操作系统 ， 应用软件和工具等最多 ， 最好用 ， 商业用户自然偏向于使用X86体系的超算 。
我国基于申威CPU的超算 ， 在软件生态上面目前仅仅做到了“堪用”和“够用” ， 离“好用”还有一定的距离 。
在半导体技术自主化的浪潮之中 ， 可以预计 ， 未来基于国产CPU和国产加速器的超级计算机将会越来越多 。
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根据TOP500的数据 ， 使用Intel CPU的超算占绝对优势 ， 上图中红线标出了国产CPU的使用情况 ， 使用申威处理器和Hygon Dhyana海光“禅定”处理器的超算都各只有一台 。


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