神威·太湖之光卫冕成功并不让人意外，从去年上半年首次拿下TOP500第一之后，它就以峰值125PFLOPS、实际93PFLOPS的性能在去年下半年蝉联冠军，直到现在依然是全球首个性能超过10亿亿次的超算，不过要是不升级的话，今年下半年IBM、NVIDIA研发的、代号Summit的新一代超算就会超过它了，浮点性能可达150-300PFLOPS。

神威·太湖之光处理器不仅仅是帮助中国卫冕TOP500超算冠军，它更重要的意义是使用了国产260核申威SW26010处理器，而且在系统应用上也拿下了最具含金量的戈登·贝尔奖，详情可以参考我们之前的申威处理器分析文章，或者关注小超哥（id:9501417）微信。

这次的TOP500榜单中，第二名是中国的天河2号，再太湖之光之前它是六届TOP500冠军，理论浮点性能54.9PFLOPS，Linpack性能33.86PFLOPS，主处理器是12核的Xeon E5-2692 v2，辅以Xeon Phi 31S1P加速卡。

欧洲国家研发的Piz Daint超算今年位居全球TOP500第三

以往的第三名是美国的“泰坦”超算，不过这次第三是欧洲国家研发的Piz Daint，位于瑞士的国家超算中心（CSCS），之前的Linpack峰值性能为7.78PFLOPS，大约是天河2号的1/5多点。不过2016年开始这台超算开始升级，用上了Intel Xeon E5-2690 v3处理器及NVIDIA的Tesla P100加速卡，浮点性能大幅提升到了25.3PFLOPS、Linpack性能19.6PFLOPS的水平，成功挤下美国的泰坦超算，成为第三。

这也是最近几年来欧洲首次挤入前三，此前能在超算领域争夺第一的主要是中美两国，而在TOP500超算24年的排名历史中，类似中国包揽前两名、挤掉美国超算地位的情况也只出现过一次，上次是1996年日本占据了TOP3中的两个名额。

TOP10中的5到10名分别是Sequoia（红杉，位于美国）、Cori（位于美国）、Oakforest-PACS（位于日本）、K/京（位于日本）、Mira以及Trinity，后两者也都是美国国家实验室拥有的。

此外，前两次的TOP500榜单中，中国上榜的超算数量要么与美国持平，要么超过美国，不过这次美国还是以169台的总数赢回了第一，中国则以160台位列第二，日本有33台，德国28台，法国17台，英国也有17台。

TOP500每年6月份、11月份各公布一次，考虑到这几年来除中国之外的其他国家在高性能超算建设上已经停步，有能力又有钱的国家都瞄准百亿亿次超算在憋大招，现有产品很少更新升级了，所以这几次TOP500榜单前几名变化都不大，特别是TOP10，常出现的都是那几个老面孔了，包括中国的天河2号、美国的泰坦、红杉、日本的K/京等HPC超算。

2016年11月份的TOP500超算前十名榜单

二次夺冠的神威·太湖之光性能没有变化，理论浮点性能依然是125.4PFLOPS（1PFLOPS=1千万亿次），Linpack浮点性能93PFLOPS，依然是目前唯一一个理论性能超越10亿亿次的超算。当然，太湖之光对国人最大的意义不止是TOP500第一，而且处理器也是国产研发的，源于江南计算所的申威SW26010众核处理器，拥有260个CPU内核，详情可以参考我们上半年做的解析。

排名第二的是天河2号，此前它是六届TOP500冠军，理论浮点性能54.9PFLOPS，Linpack性能33.86PFLOPS，主处理器是12核的Xeon E5-2692 v2，辅以Xeon Phi 31S1P加速卡。

第三名则是美国橡树岭国家实验室的Titan泰坦，基于Cray公司XK7系统，主处理器是16核的AMD Opteron 6274，辅以NVIDIA Tesla K20X加速卡，理论峰值性能27.11PFLOPS，Linpack性能17.6PFLOPS。

第四名则是劳伦斯利弗莫尔国家实验室的红杉Sequoia，基于IBM BlueGene/Q系统，16核Power处理器，峰值性能20.13PFLOPS，Linpack性能17.17PFLOPS，

第五名是劳伦斯伯克利实验室的Cori，它挤下了之前被日本K/京超算占据的第五名，它以及目前位居第六的日本Oakforest-PACS是TOP10中的新人，直接把日本京超算挤到了第七名，之后分别是瑞士的Piz Daint、美国的Mira以及Trinity。

之前在TOP10榜单中露过几次脸的沙特“沙欣II”超算已经被挤出前十名，TOP10最低入围门槛已经提高到了8PFLOPS，峰值性能最低也要10PFLOPS，也就是1亿亿次才有资格入围前10。

再来看看一些有趣的数据

1、TOP500超算国家分布

上届榜单中中国以167台成为上榜TOP500超算最多的国家，超过了美国的165台，不过这次的TOP500榜单中，中国、美国各有171台超算入围，二者总数量持平，不过美国入围的超算占据了33.9%的总性能，中国171台占了33.2%性能，略低于美国。

但是在一年前，美国有200台超算入围，中国只有108台，日本有37台，德国是33台，法国、英国各有18台。

中美两国的超算数量吊打其他国家，因为再往后就是德国的32台，日本27台，法国20台，大英帝国17台。

2、TOP10中的新面孔

前面提到了今年的第五Cori、第六是新面孔，第五Oakforest-PACS，前者位于美国，基于Cray XC40系统，Linpack性能14PFLOPS，第六位于日本，也是富士通研发的，Linpack性能13.55PFLOPS，相差不大，而且他们都使用了Intel Xeon Phi 7250加速卡，这是Intel最新一代Xeon Phi加速卡，不过所用型号并非顶级产品，只有68核而非72核。

3、TOP500总性能继续提升

虽然这几年TOP500超算的竞争情况有所放缓，不过总性能依然在不断提升，这次TOP500总性能达到了672PFLOPS，比一年前提升了60%。

4、NVIDIA Tesla P100能效惊人

基于GPU加速的异构超算此前很火，不过除了泰坦比较知名之外，GPU异构超算总体来说是雷声大雨点小，位居主体的依然是CPU方案。

排名第八的Piz Daint这一次性能有了大幅提升，因为它升级了硬件，之前是基于Cray公司的XC30，现在是最新的XC50，CPU从8核的Xeon E5-2670升级到了12核的Xeon E5-2690 v3，GPU则从Tesla K20X升级到最新的Tesla P100，峰值性能从之前的7.79PFLOPS提升到了15.98PFLOPS，以幅度来算是这次TOP10中进步最大的。

得益于此，Piz Daint还是能效最高的超算之一，在TOP500中排名第二，每瓦性能是7.45GFLOPS，能效最高的是NVIDIA的DG-1超算，每瓦性能是9.46GFLOPS，而首个E级超算（百亿亿次）能效更高，据悉可达每瓦50GFLOPS。

5、TOP500超算的供应商及数量

惠普企业（HP Enterprise）供应了140套超算，是最多的，其中包括被HP收购的SGI公司贡献的28套，联想供应了92套TOP500超算，Cray公司贡献了56套，不过他们占据的性能比例是最高的——达到了21.3%，实力无可置疑。

IBM以往是贡献TOP500超算数一数二的公司，但是因为把X86服务器业务出售给了联想，现在排名已经下滑了，这次贡献了33套，大大低于联想的92套。

6、TOP500的处理器供应商及数量

主处理器方面，Intel有绝对优势，有462台超算都是用了他们的处理器，IBM Power处理器也有22台，使用AMD处理器的只有7套，从半年前的13套继续减少，不过美国目前最强的超算“泰坦”用的就是AMD 16核处理器，所以他们总数虽少，但用美国第一超算赢回一点面子。

在众核体系的96台超算有86台使用了加速器方案，其中60套使用了NVIDIA家的加速卡，20套使用了Intel加速卡，使用AMD FirePro加速卡的只有1家，还有一个使用PEZY技术方案，另有三家同时使用了NVIDIA GPU级Intel Xeon Phi加速卡。

Intel前几天才推出了新一代Xeon Phi处理器，代号Knights Landing，14nm工艺，最多72核心288线程，集成16GB eDRAM缓存，TDP 245W。考虑到新一代Xeon Phi处理器浮点性能提升到了3TFLOPS，远高于前代水平，其最重要的市场自然是HPC超算了。

对于Xeon Phi销量，Intel表示今年的目标是10万出货量，目前已经出售了3万套了。

如果没有美国出口限制，Intel的Xeon Phi销量创造新高也不是没可能，因为中国的天河2号使用的就是Intel Xeon处理器及Xeon Phi加速器组成，前者使用了3.2万块，后者有4.8万块，一台HPC用的Xeon Phi数量就够Intel乐的了，只是现在不可能了，美国对中国超算进行制裁，严禁Intel等公司对中国出口超算芯片及相关技术，天河2号后续升级也不可能使用Xeon Phi处理器了。

话说回来，这对中国来说也不见得是坏事，天河2号超算投资30亿，其中相当大一部分成本都是购买Intel处理器了，12核Xeon E5-2692 v2处理器公开价在2600美元，Xeon Phi 31S1P建议价也在1700美元左右，天河2分别使用了3.2万颗E5、4.8万块Xeon Phi处理器，算算就知道成本有多贵了。

神威太湖之光性能达到了天河2好的三倍左右，但投资约为18亿元，降低投资的一个重要原因就是使用了国产260核处理器。

相比天河2号超算理论性能54.9PFLOPS（1PFLOPS=1千万亿次）、的计算能力，神威太湖之光（Sunway TaihuLight）的Linpack浮点性能大袋了93PFLOPS，理论浮点性能为125.4PFLOPS。虽然TOP500没提，不过太湖一号应该是全球首个理论性能达到10亿亿次的超算了，只不过最具代表性的Linpack峰值性能是9.3亿亿次，差一点就创造了新高。

值得一提的是，神威太湖之光计算机不仅仅是性能强大这么简单，在美帝对中国超算开展封锁之后，国内获得高性能HPC芯片的来源基本被截断了，但太湖之光已经全部使用国产CPU处理器，官方表示中国是继美国、日本之后全球第三个采用自主CPU建设千万亿超级计算机的国家。（后续小编还会深入介绍下神威计算机的处理器）

排名第二的是之前六连冠的天河2号，与半年前相比其性能没有发生变化，Linpack浮点峰值性能33.86PFLOPS，使用的是Intel Xeon E5-2692 v2 12核处理器。

第三位的是美国的“泰坦”，基于Cray公司XK7超算，浮点性能17.6PFLOPS，使用的是AMD Opteron 6274 16核处理器。

第四到第十分别是Sequoia红杉、日本K京、Mira、Trinity、Piz Daint、Hazel Hen及Shaheen II，都是老面孔了，只不过排名因为突然杀出的太湖之光而顺序下滑了一位。

中国在最强HPC上已经碾压了美国、欧洲和日本，但更具指标意义的是中国的TOP500总数也超过了美国，这次中国有167台HPC入围TOP500，美国是165台，欧洲则是105台，日本则是29台。

天河2号计算机是国防科大研发的，位于广州超算中心，Linpack峰值性能33.86PFLOPS（千万亿次）排名TOP500第一，理论性能依然是54.9PFLOPS（千万亿次）。它使用了Intel至强E5-2692 12核处理器及Xeon Phi 31S1P加速卡，总计拥有312万个核心，在美帝政府下令封锁之后，中国再想获得美国公司的处理器已经不可能了。

不过超级计算机是高新科技的制高点，美国封锁也不会阻挡中国进步的脚步。《解放军报》日前发布的一篇八股文中就提到了天河2号研发团队的新进展，天河二号总设计师廖湘科院士及其团队始终牢记习主席嘱托，努力在高性能计算关键技术、核心元器件研发上抢占新的制高点。

今年底，有望推出基于自主众核加速器的天河二号升级系统，运算速度将提升1倍，达到每秒10亿亿次，实现全部元器件国产化。

不过原文说的这个国产众核加速器到底是什么还不得而知，但从众核这个概念来看，应该是类似Intel Xhon Phi那样的超多核处理器加速卡，这不禁让人想起了国防科大下属的广州飞腾公司去年研发的众核ARM处理器，这个代号Mars的芯片使用的是64位、64核ARM架构，120W TDP下性能达到了14核至强E5处理器的水平。

实际上自天河2号登顶TOP500第一之后，排名前五的TOP500计算机名词就没变化过，国防科大研发的、位于广州超算中心的天河2号以Linpack峰值性能33.86PFLOPS（千万亿次）排名第一，理论性能依然是54.9PFLOPS（千万亿次）。它使用了Intel至强E5-2692 12核处理器及Xeon Phi 31S1P加速卡，总计拥有312万个核心，整机功率也达到了17808千瓦。

万年老二还是美国橡树岭国家实验室的Titan泰坦，它使用的是NVIDIA的Tesla K20加速卡及AMD 16核处理器，浮点性能17.59PFLOPS。第三则是IBM研发的SEQUOIA（红杉），峰值性能20.1PFLOPS，Linpack性能17.2PFLOPS，使用的是IBM公司的16核Power处理器，频率1.6GHz。

第四、第五分别是日本的K计算机及同样源于IBM的Mira，Linpack峰值性能分别是10.51PFLOPS、8.86PFLOPS。

整个前10名中只有2个新面孔，分别是排名第第六的Trinity、排名第八的Hazel-Hen，前者基于Cray XC系统，拥有31.056万个核心，浮点性能8.1PFlops，由美国洛斯阿拉莫斯、桑迪亚国家实验中心管理。Hazel-Hen也是基于Cray XC系统，位于德国斯图加特高性能计算中心HLRS，浮点性能5.6PFlops。

值得注意的是，中国除了6次霸占第一名的位置之外，本次TOP500入围的计算机数量简直是大爆炸，6月份那次只有37台入围，这次有109台计算机入围，相比之下欧洲则从上次的141台减少到了108台，美国从上次的231台减少到了200台，这是TOP500排行榜1993年创立以来美国TOP500计算机数量最低的一次。

2015年4月份美国奥巴马政府以中国超级计算机参与核爆试验为由下令禁止Intel等公司向中国四家单位出口超级计算机相关的技术，受制裁的四家单位分别是广州、长沙及天津的国家超算中心以及长沙国防科大，他们恰好是中国最重要的超级计算机研发、运营单位，天河2号使用的处理器、加速卡正是Intel Xeon及Xeon Phi。

由于美帝制裁，天河2号继续使用Intel处理器升级性能的可能已经不再了，不过对这个问题，天河二号系统主任设计师、国防科大教授卢宇彤女士在今年4月份就说过了，“按照原定计划，天河二号拟在今年将计算能力从55PFLOPS升级到100PFLOPS。尽管此次美方对天河二号升级所需Intel Xeon处理器的限售，对原定升级计划有一定影响，但我们早有准备，绝不会影响天河二号从55PFLOPS升级到100PFLOPS的既定目标 。”

华尔街日报报道称，奥巴马政府已经下令禁止企业向世界上运算速度最快的超级计算机有关的中国出口技术，与天河2号相关的四家超算单位——长沙、广州和天津的国家超级计算中心以及长沙的国防科技大学已经上了美国政府的黑名单，名单上的实体被认定从事违反美国国家安全或外交政策利益的活动。

据华尔街日报中文网报道，根据美国商务部发布的一份日期标明为2月18日的通知称，这个系统和此前的一个系统天河一号A据信被用于核爆炸活动。

这件事将直接影响Intel等美国公司向中国出口超级计算机处理器，英特尔发言人马洛伊称，英特尔与浪潮集团打交道，而不是直接与中国的技术中心打交道。他说，去年8月份，英特尔接到商务部的通知，称商务部将授予英特尔出口许可证，允许其供应与之前披露的超级计算机项目有关的芯片。浪潮集团参与了这些项目。

Tegra K1是我们的老朋友了，小米平板及Google的Nexus 9平板都有使用这款芯片（分别使用了四核32位和双核64位版），NVIDIA之前也推出了代号Jetson的Tegra K1开发平台，号称是世界上最便携的移动超级计算机。

Tegra K1开发平台不仅可以帮助开发者快速推出新应用，它还可以做点别的。IDT公司准备使用Tegra K1设计全新的HPC计算机，由于其体积很小，所以可以设计出密度很高的HPC。

根据IDT的说法，这台HPC每个1U服务器可以容纳60个Tegra K1节点，浮点性能达到了23TFLOPS，而每个机架则可以容纳超过2000个节点，浮点性能达到了800TFLOPS，计算密度达到了TOP500排名第一的中国天河2号的2倍。

HPC设计的难点通常并不是处理器（天河2号也不是买来至强处理器和Xeon Phi加速卡就能组装出来的），节点网络连接也是关键之一。这套HPC除了使用Tegra K1处理器提高能效和计算密度之外，还会使用IDT的Rapid IO网络连接技术，节点带宽达到了16G/s，网络延迟也只有400ns，存储器之间的延迟只有2ms。

估计这两天欧美媒体又会是各种刊文分析中国在科研实力、特别是超级计算机方面如何超越西方的了，不过天河2号四度夺冠的背后实际上是这两年来全球超级计算机能力提升缓慢，计算性能已经超过千万亿次，各大国都在想法憋大招，而且更注重能效，并不急于提升目前超算的性能。

以本次排名为例，这届TOP500排名中前十名中只有第十位的超算才是新面孔，其他都没什么变化。过去5年中，TOP500最后一名（No.500）超算的年度性能提升只有55%，但在1994-2008年中，No.500年度性能提升幅度达到了90%。本次排名中，No.500的浮点性能为153.6TFLOPS，6个月前的No.500浮点性能为133.7TFLOPS，这一轮排名中位列421位。

排名第一的天河2号性能并没有变化，理论性能依然是54.9PFLOPS（千万亿次），Linpack峰值性能33.86PTFLOPS。它使用了Intel至强E5-2692 12核处理器及Xeon Phi 31S1P加速卡，总计拥有312万个核心，整机功率也达到了17808千瓦。

天河2号四度夺冠，美国橡树岭国家实验室的“泰坦”也当了四次“老二”了，使用的是NVIDIA的Tesla K20加速卡及AMD 16核处理器，浮点性能17.59PFLOPS。

第三名还是IBM的SEQUOIA（红杉），峰值性能20.1PFLOPS，Linpack性能17.2PFLOPS，使用的是IBM公司的16核Power处理器，频率1.6GHz。

从全部500台超算所属国家来看，虽然美国拥有的数量从去年同期的265、今年上半年的233台下降到了目前的231台，不过总数依然是最多的，中国位列第二，不过入围TOP500的超算从上次的76台下降到了61台，欧洲则从上次的116台提升到了130台，日本从30台增加到了32台。

·目前TOP500全部超算的性能达到了309PFLOPS，上半年为274PFLOPS，去年同期为250PFLOPS。·有50台超算的性能超过了1PFLOPS（一千万亿次），半年前是37台。·排名第一的天河2、排名第七的Stampede都使用了Intel的Xeon Phi加速处理器，第二的泰坦、第六的Piz Daint则使用了NVIDIA的Tesla GPU加速。·这次有75台超算使用了加速卡/协处理器架构，比去年同期的62台有所增长，其中50台使用了NVIDIA的加速卡，3台使用了AMD/ATI加速卡，现在有25台使用了Intel的MIC技术（Xeon Phi）。当然，Intel在处理器份额上也是最大的，85.8%的TOP500都使用了他们的处理器。·96%的超算使用了6核及以上的处理器，85%的则使用了8核及以上的处理器。·系统建造商中，HP以179台（36%份额）位列第一，IBM有153台（30%份额），，半年前二者分别有182台、176台，位列第三的则是美国Cray公司，拥有62台。

　　TOP500日前发布了2013年上半年度的世界超级计算机排名，去年底占据首位的“泰坦”被中国的天河2号挤下宝座，前者的浮点性能17.59PFLOPS（千万亿次），峰值性能27PFLOPS，新王者天河2号的性能可达33.86PLFOPS，接近Titan的2倍，峰值性能最高可达54.902PFLOPS，而三年前的天河1A浮点性能只有2.5PFLOPS，仅有天河2号的7%，目前排名第十。

　　排名第三的是美国国防部下属的劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的“红杉”，使用的是IBM BlueGene/Q系统，浮点性能17.17PFLOPS，2011年也曾问鼎TOP500第一。日本富士通公司开发的“京”超级计算机以10.51PFLOPS排名第四。

　　此外，天河2号在架构设计上与Titan也有明显不同。Titan超级计算机实为Cray公司开发的XK7，使用的是16核Opteron+Tesla K20X组成，总计有18688个CPU核心和18688个K20X加速核心。

　　国产的天河2使用的是CPU+Xeon Phi加速卡方案（Intel笑了），总计有1.6万个节点，每个节点搭配2个Xeon E5-2692处理器及3个Xeon Phi加速卡，前者频率2.2GHz，12核心24线程，后者是Intel专门面向HPC市场推出的加速卡，核心有57、60、61三种，天河2号使用的是57核心的Xeon Phi 3100系列，整套系统拥有多达312万个核心。

　　Titan的功耗为8209KW，而天河2号功耗达到了17808KW，性能翻倍的同时功耗也几乎翻倍。Titan曾经在2012年的Green500中排名第三，性能功耗比达到了2.1GFlops/W，天河2的每瓦性能比为1.9GLFOPS/W，与TOP500排名第三的红杉的2.03GFlops/W水平差不多,称得上高效了。

　　天河2搭配了1024000（1PB）内存，使用了TH Express-2总线互连，操作系统为Kylin Linux（麒麟Linux）。

　　天河2号位于广州的国家超级计算机中心，预计今年底安装完毕。

　　虽然天河2号夺得了第一位置，但是整个TOP500榜单上美帝依然有252台HPC上榜，占据了一半的份额，欧洲由上次的105台增加到了112台，亚洲由上次的123台减少到119台，但是依然多于欧洲。

　　亚洲国家中，中国有66套HPC入榜，占据了亚洲的一半左右，不过总数相比上次的72台有所下降，日本由上次的32台减少到30台。

　　详情可以参考Top500官方网站。