中国高性能计算TOP100榜单分析与趋势展望

今天全国高性能计算学术会议在长沙召开，大会披露了2009年最新一期的中国高性能计算机TOP100榜单。其中是国防科学技术大学与天津滨海新区合作研制成功的我国首台千万亿次超级计算机系统“天河一号”名列第一。（查看详细榜单：http://server.zdnet.com.cn/server/2009/1029/1495724.shtml）

中国HPC TOP100性能趋势(2002 -2009)

中国HPC TOP100集群共享趋势(2002 -2009)

从榜单中我们可以看出，中国TOP100的总Linpack性能2.2PFlops，比2008年的1.036PFlops增长了近2.12倍；全部机器的Linpack性能超过了6.8Tflops，比2008年的3.33TFlops增长2.04倍；全部系统的峰值超过8.1TFlops，比2008年的4TFlops增长2.03倍，中国高性能计算领域呈现快速发展的趋势。在该榜单中，共有96个（2008年92个）系统是机群，机群继续占据主导地位，前10名里9台是4核机群, 8台是刀片系统。值得欣喜的是，这次榜单的发布意味着中国历史上首次出现峰值超过1PFlops的机器，比预期的时间提前了近一年时间，而且排行榜上首次出现CPU+GPGPU混合加速的PFlops机器。

可以看出，TOP100很多方面性能均有大幅度的增长，其中TOP 1 Linpack性能为563.1Tflops(2008年180.6 Tflops)，性能提高3.12倍（2008年9.7倍；TOP 10的最低性能大于31.03Tflops(2007年17.68 Tflops)，性能提高1.76倍（2008年2.53倍；TOP50的最低性能大于10.11Tflops，(2008年6.399 Tflops)，1.58倍（2008年2.67倍）；TOP100的最低性能大于6.809Tflops(2008年3.332 Tflops),2.04倍（2008年2.63倍）；中国TOP100机器的平均Linpack性能22Tflops(2008年10.36Tflops)，2.12倍（2008年3.29），增速变慢。国际上平均性能接近22Tflops的时间为2008年6月，相差为1年半, 差距不变，平均处理器核数超过3000，平均峰值超过38TFlops。

制造商篇

在国产机器方面，曙光有27套系统跻身TOP100榜单，以27%的份额位列第一。浪潮和联想分别以6%和3%的份额位列其次。在这次榜单中，国产厂商上榜的系统共有45套，Rmax总计达到每秒1308000.89 GF/s。

在引进机器方面，IBM以26%的份额稳居第一，惠普和戴尔分别以23%和4%的份额位列二三位。在这次榜单中，引进机器上榜的系统共有55套，Rmax总计达到每秒895854 GF/s。

中国TOP100厂商份额趋势

中国TOP100制造商机器数量份额图

中国TOP100制造商机器性能份额图

TOP10中，IBM共有6台(No.4,5,6,7,9,10)、曙光2台(No. 2,8), 国防科大1台（No.1）、联想1台（No.3）。美国制造的机器数量仍然占装机数量的55%，比2008年的57%小幅下降；

国产机器厂商有曙光、浪潮、联想、神威、宝德、国防科大和北京市计算中心等上榜，数量由去年的九家下降为七家。国产机器（曙光公司）历史上首次夺得中国TOP100数量份额第一名。

国外机器继续保持IBM、HP、DELL、SUN和SGI五家。HP公司连续七年保持中国TOP100数量份额的第一名的记录被曙光夺走! IBM公司份额大幅度上升！

共有十二家厂商上榜，厂商继续全面开花，2009年各有斩获！
Linpack性能来看，国产机器的性能比例为59.31%，比2008年的55.93%小幅提升。而国外机器从2008年的44.07 %，小幅下降到40.69%。国防科大历史上首次夺得中国TOP100总性能份额第一名。

国外机器有10%的数量优势，国产机器在总性能上继续超过国外机器，有接近19%的优势。

行业领域篇

中国TOP100应用领域趋势

从榜单中看到，高性能计算主要分布在能源 、游戏、科学计算、大气气象、工业、政府部门、教育、电信、生物信息、地震、电子商务、动漫渲染、金融保险和视频计算等十四个领域。领域数量没有变化。

中国TOP100行业应用领域机器系统份额图

从机器数量上，能源（20%，去年35%，大幅下滑，保持第一）、游戏（15%，第一次进入前三），科学计算（14%，小幅上升，保持第三）。

中国TOP100行业应用领域机器性能份额图

从机器Linpack性能上看，工业（36.92%），游戏（14.77%，第一次进入前三），科学计算（12.21%，2008年34.77%，大幅下降到第三名）。

综合来看，能源、游戏、科学计算、工业等是高性能计算主要用户。电子商务作为新应用领域在中国TOP100上首次出现。

总结篇

综合从1993年开始的中国国产公开高性能计算机当年性能最高机器峰值性能，我们得到了图中的中国高性能计算机性能发展趋势图（1993-2009）。

中国高性能计算机从1993年到1996年发展平稳（3年），没有量级变化；从1996年开始（曙光1000）到1999年（神威I）实现了第一次跨越式发展（3年）；从1999年到2001年又进入平稳发展期（2年）；从2001年开始（曙光3000）到2005年，进入另外一次快速发展时期，（曙光4000A，深腾6800，国家气象局21万亿次机器）（4年）；从2004年2007年，重新进入平稳发展期（3年）；平稳期在2008年结束，开始进入另外一个活跃发展周期，大约会持续2到3年。

从TOP100性能趋势预测可以看出：峰值100TFflops的机器将在2007年到2008年间出现（2008年10月）；累计Linpack性能将在2008年到2009年间超过Petaflops（2008年10月）；峰值Petaflops的机器将在2010年到2011年间出现（提前完成！）；峰值10Petaflops的机器将在2012年到2013年间出现；累计Linpack性能将在2011年到2012年间达到10Petaflops。

也就是说，国产历史上首次出现峰值超过1PFlops的机器，比预期的时间提前了1年时间。排行榜首次出现Linpack效率超过90%的两套机器，IBM公司的刀片机群和江南所的神威4000A。国产机器（曙光公司）历史上首次夺得中国TOP100数量份额第一名，国防科大历史上首次夺得TOP100第一名和总性能份额第一名，TOP100总体性能超过2千万亿次（PFlops），中国高性能计算机市场继续稳步增长；TOP100平均性能突破22万亿次，与国际水平差距仍为1年半。

入门系统性能门槛大幅提升，达到6.8TFlops，是2008年的2倍；96套系统采用机群结构，计算机体系结构创新更加严峻，首次出现CPU+GPGPU混合加速的PFlops机器。上榜高性能计算机制造商仍保持14家，应用领域仍保持14个。能源、游戏、科学计算、工业等是高性能计算主要用户。这留给我们更多期待，采用通用芯片特别是国产通用芯片的PFlops机器何时出现？Linpack突破1PFlops大关的机器何时出现？