【IT168 专稿】HPC（High-performance computing，高性能计算/超级计算）一直以来都是世界关注的焦点，而随着近期最新一期HPC全球500强排名新鲜出炉，让大家的目光再一次齐刷刷的瞄向了该领域。从TOP500超级计算机排行榜中反映出的数据，能看出目前高性能计算机领域的现状和发展前景吗？
一、TOP10来自哪里
在TOP500超级计算机排行榜中，最被大家关注的是十强选手，因为其代表了目前高性能计算的巅峰。去年排名第一的IBM的Roadrunner（走鹃）今年蝉联了第一名。Roadrunner是一套由IBM为美国能源部（Department of Energy）所属的国家核能安全管理部（National Nuclear Security Administration，NNSA）建立的超级电脑，此电脑以新墨西哥州州鸟走鹃（学名：Geococcyx californianus）命名，设于新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯国家实验室（Los Alamos National Laboratory）。在2008年5月25日时，此套电脑的运算能力就已达到1.026petaflop/s（每秒千万亿次浮点运算），成为TOP500超级计算机中第一个持续有1 petaflop/s运算能力者。其共耗资1.33亿美元，当前计算能力达到1.105 petaflop/s。“走鹃”主要被用于导弹测试和其它机密任务，其可帮助武器专家模拟核弹头爆炸时的情况和测算核弹头老化信息，是“确保美国（核武）库安全的”重要工具。此外，科学家可以用“走鹃”辅助研制艾滋病疫苗、检测纤维素乙醇化学性质、探索宇宙起源等工作。
图1 Roadrunner超级计算系统
第二名是Cray的XT5 Jaguar系统，其计算能力达到1.059 petaflop/s，其同属于美国能源部，坐落在橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory）。新进榜的第三位是IBM的蓝色巨人P型（BlueGene/P）系统“Jugene”，它来自德国的于利希研究中心（Forschungszentrums Juelich），这台有着825.5 teraflop/s运算能力的系统在今年5月正式启用。而在4-10名中，除了第十名Juropa（274teraflop/s的运算能力）同样安装在德国于利希外，其它系统皆来自美国。
从整个榜单来看，十强超级计算机中美国独占8席，500强中美国占据了291个席位，500强中欧洲从则占据了145个，亚洲占据49个（在亚洲，日本系统占据最多席位，前100名中有10名出自日本）。超级计算机是国家实力和科技研发水平的象征，从这方面来看，美欧日在这方面仍处于遥遥领先地位。
而去年曾跻身于第10强的国产超级计算机曙光5000A，这次仅在榜单中位列第15。而TOP500前100位里也只有两套系统出自中国（另一个是联想公司的DeepComp 7000），前500强中中国上榜的计算机为23个（印度6个），这从一个侧面反映了中国的真实科技水平，由此亦可看出，国家及企业继续在这方面的前沿科技研发方面进一步加大投入力度非常有必要。而值得欣慰的是，据有关消息报道，中科院计算所与曙光公司研发的国内首台千万亿次高性能计算机“曙光6000”有望于2010年底前面世，“曙光6000”峰值速度保守估计也将达到每秒千万亿次以上，而且这台超级计算机将首次采用国产通用处理器“龙芯”。
二、Intel份额最大 AMD高端占优
从整个榜单来看，目前全球排名前500的高性能计算系统（包括前10名系统中的两套系统）中有399套采用了英特尔处理器技术，43套采用AMD技术，从数量上来看，英特尔遥遥领先。但从最高性能上来看，前20强超级计算机中有9台使用了AMD处理器，超过其它任何处理器供应商。
并且，前10强超级计算机中有4台使用了AMD处理器，且排名1名和2名的超级计算机都使用了AMD皓龙处理器，在各种媒体纷纷将焦点都习惯性的瞄向冠亚季军的时候，对于另一家处理器强豪Intel来说，无疑有一点点尴尬。相信英特尔不会长期对高性能计算冠军宝座旁落而置之不理。
从硬件架构上来看，排名第一的Roadrunner采用了混合式架构，以一片装有2颗Opteron（皓龙）双核心CPU及8GB内存的LS21型刀锋服务器和2片各有两颗PowerXCell 8i处理器、各8GB RAM的QS22型刀锋服务器插在一片有4条PCI-Express 8x的扩充卡板所组成。其一共用了296个机柜，共使用了6912颗AMD Opteron双核心CPU以及12960颗PowerX Cell 8i处理器，内存共有51.8TB。
图2 新一代多核心处理器的采用将为超级计算机带来更高的能效比
从超级计算机所采用的CPU上来看，其已从以往的二核心逐步转为采用四核心处理器为主，并且未来将进一步过渡到更先进的6核心和8核心系统，进一步提升效能。例如，最新消息表明，配置了主频为2.3GHz的四核巴塞罗那皓龙处理器，计算核心总量为149504个，计算机的持续性能为每秒1.06千万亿次的排名第二位的Jaguar超级计算机已准备将其处理器核心全部升级为更先进的AMD公司的最新六核“伊斯坦布尔”皓龙处理器，这无疑将进一步优化其性能——如果该公司将该计算机的升级到主频为2.6GHZ的伊斯坦布尔处理器，其峰值性能最高可以达到每秒2.24千万亿次。
在冠亚军皆旁落AMD的状况下，Intel将取胜的重点转向了数量上，四核英特尔“至强”处理器在高性能领域同样表现突出，上榜的系统中已有340套采用了四核英特尔“至强”处理器，而其中的263套系统更是配备了英特尔采用创新型高-k金属栅极晶体管技术的前代四核45纳米英特尔“至强”5400系列处理器。而数月前刚刚发布的英特尔至强5500系列处理器更是表现抢眼，刚发布的33套高性能计算系统凭借该处理器在计算能力上的大幅度提升，迅速占领TOP500榜单上的重要位置。
仅从这组数据亦可看出“至强”在高性能计算、服务器领域如日中天的地位。但这也从另一个侧面表明，英特尔的安腾处理器已在市场上已成"弱势群体"。
此外，在500强超级计算机中值得关注的还有IBM Power系列处理器，其系统比率在500强中位居第二，共有55台产品使用了这款处理器。在排名第一的Roadrunner共采用的116640个处理器中，就有12960个是经过改良的IBM Cell 8核微处理器，该处理器最初为PS3游戏机设计。
三、IBM和HP硬件双雄 软件Linux称霸
在超级计算机硬件领域，HP和IBM是当之无愧的双雄。500强名单中有212台超级计算机来自惠普，IBM虽然在数量上稍显逊色只有188台，但在前十强中IBM占据了半边天，冠军和季军亦来自于IBM。
其中，HP BladeSystem c-Class刀片服务器作为最卓越的计算体系结构之一，在TOP500里占据领导地位。相比老款产品，惠普（HP）BladeSystem c-Class服务器，更具备一体化特色，让过去分离之电源、机箱合而为一，据以降低系统设计复杂性；此外，通过虚拟连接（Virtual Connect）、节能/散热/冷却（Thermal Logic），以及自动化、单一化之Insight Control系统管理工具等技术的联合应用，其可在提供卓越效能的同时，帮助c-Class用户减轻IT应用及维护的成本，这也就不难理解其在高性能计算领域广受欢迎了。
图3 来自Cray的XT5 Jaguar系统可提供顶级的计算性能
除此而外，在硬件方面值得关注还有来自超级计算机鼻祖Cray（克雷公司）的产品，Cray在高性能计算领域具有30多年的领先经验，在目前全球最快的10台超级计算机中就2台来自Cray。Cray超级计算机可为用户的关键应用提供持续的卓越性能、可扩展性、可靠性以及处理大规模问题的能力。
而在软件系统方面，据统计，在最新公布的全球超级计算机500强排行榜上，全球超级计算机20强中，有19强使用的是Linux系列的操作系统。除了曙光5000A外，其余的20强都是使用Linux操作系统，Cray、IBM以及SGI等超级计算机开发商都是Linux的忠实拥护者。而在Linux系列中，SUSE Linux（SLES）又更受超级计算机青睐。而统计显示，在全球超级计算机500强中，Linux的市场占有率高达88%左右。如排名第一Roadrunner的操作系统便使用的是RedHat Enterprise Linux，并装有xCAT分布式运算软件。
