1.7exaflops！全球最強超算公布：集成44544個MI300A芯片！國產(chǎn)超算有望進入前五

當(dāng)?shù)貢r間2024年11月18日，在“2024 年超級計算”大會上，Top500組織公布了全球最強超算Top500榜單。其中，位于美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室 （LLNL）的由 AMD 提供支持的 El Capitan 以 1.742 exaflops 的峰值性能成為目前地球上已知的最快的超級計算機。這也是AMD支持的超級計算機第六次登頂全球超算Top500榜單。

據(jù)介紹，El Capitan超級計算機位于勞倫斯利弗莫爾國家實驗室 （LLNL），由 AMD Instinct MI300A APU 提供支持，由惠普企業(yè) （HPE） 打造。該系統(tǒng)擁有11136 個節(jié)點，其中包含 44544 個 AMD 的 MI300A、主內(nèi)存容量高達5.4PB。此外還有一個近節(jié)點存儲子系統(tǒng)。

具體來說，MI300A 芯片是 AMD 投入生產(chǎn)的最大的AI芯片，其內(nèi)部擁有多達13個小芯片，其中GPU是新一代的CDNA 3架構(gòu)，并集成了24個Zen 4 CPU內(nèi)核，配置了8個共計128GB的HBM3內(nèi)存。均基于臺積電5nm或6nm制程工藝（CPU/GPU計算核心為5nm，HBM內(nèi)存和I/O等為6nm），總共集成1460 億個晶體管。這也意味著擁有11136 個節(jié)點的El Capitan 擁有 11,039,616 個計算內(nèi)核 （CPU+GPU），分布在 44,544 個 AMD MI300A 處理器上。

根據(jù)最新的全球超算Top500 榜單，El Capitan的高性能 Linpack （HPL）得分為 1.742 exaflops，即每秒1.742萬億次運算，這比Top500超算榜單中的第二名Frontier快了45%。

AMD表示，El Capitan 是世界上最強大的超級計算機，也是美國國家核安全管理局（NNSA）的第一臺百萬兆級計算機，是NNSA三家實驗室（LLNL、洛斯阿拉莫斯和桑迪亞國家實驗室）的首要計算資源。它將用于推進科學(xué)發(fā)現(xiàn)和國家安全，提供必要的巨大計算能力，以確保國家核威懾的安全性、保障性和可靠性，而無需測試。這個最先進的系統(tǒng)標(biāo)志著 HPC 的巨大飛躍，實現(xiàn)了前所未有的建模和仿真功能，這對于 NNSA 的庫存管理計劃至關(guān)重要，該計劃可以認(rèn)證老化的核庫存，以及其他關(guān)鍵的核安全任務(wù)，例如防擴散和反恐。

“我們很高興看到 El Capitan 成為全球第二臺打破 exaflop 障礙并成為世界上最快的超級計算機。這款開創(chuàng)性的機器展示了 AMD Instinct MI300 APU 令人難以置信的性能和效率，證明了 AMD、LLNL 和 HPE 之間的專注工作，“AMD 執(zhí)行副總裁兼總經(jīng)理 Forrest Norrod 說。“在 AMD，我們正在以領(lǐng)先的性能和功能推動計算的未來，這些性能和功能將繼續(xù)定義未來幾年 HPC 和 AI 的融合?！?/p>

LLNL 高級仿真和計算項目主任 Rob Neely 表示：“El Capitan 對美國國家核安全局的核心任務(wù)至關(guān)重要，它極大地增強了我們執(zhí)行大型高保真 3D 仿真集合的能力，這些仿真可以解決任務(wù)面臨的復(fù)雜科學(xué)挑戰(zhàn)?！?/p>

LLNL 的 Livermore Computing 首席技術(shù)官 Bronis R. de Supinski 補充道：“利用 AMD Instinct MI300A APU，我們構(gòu)建了一個曾經(jīng)難以想象的系統(tǒng)，在保持卓越能效的同時突破了計算性能的絕對界限。隨著 AI 在我們的領(lǐng)域越來越普遍，El Capitan 使我們能夠?qū)?AI 與傳統(tǒng)的模擬和建模工作負載集成，為跨各個科學(xué)學(xué)科的發(fā)現(xiàn)開辟新的途徑。”

排名第二的超級計算機是Frontier，它位于美國橡樹嶺國家實驗室，也是由 AMD EPYC CPU 和 AMD Instinct GPU 提供支持，是世界上第二快的計算機，性能為 1.35 exaflops，比之前提交的 1.194 有所增加。Rpeak 也從 1.714 exaflops 增加到 2.055 exaflops。

排名第三的超級計算機是?Aurora，其位于美國伊利諾伊州的阿貢國家實驗室，其在完整安裝完畢的狀態(tài)下，內(nèi)部將整合21248個Intel Xeon Max系列CPU、63744個Intel Max系列GPU、20.42PB內(nèi)存，峰值性能號稱可達 2 EFlop / s，遠超 Frontier。

但是，美國能源部沒有為英特爾的 Aurora 提交新的基準(zhǔn)測試。其6月前的提交的數(shù)據(jù)是1.012 exaflop/s的HPL性能，雖然相比首次上榜時（當(dāng)時未全部安裝完成）性能幾乎翻了一倍，基準(zhǔn)測試運行僅占系統(tǒng)的87%。當(dāng)時，英特爾表示 Aurora 存在許多硬件問題，包括硬件和冷卻系統(tǒng)故障、操作錯誤和網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定。

Aurora?沒有提交新的數(shù)據(jù)，這意味著一些問題尚未得到完全解決。不過，Aurora 仍然引領(lǐng)著以 AI 為中心的 HPL-MxP 混合精度基準(zhǔn)測試，使其成為世界上已知最快的 AI 超級計算機，具有 10.6 AI Exaflops 的性能。

需要指出的是，此外，El Capitan系統(tǒng)是基于HPE的Shasta 架構(gòu)構(gòu)建的?，該架構(gòu)由高密度液冷 EX4000 機柜和與 Slingshot-11 網(wǎng)絡(luò)互連綁定在一起的 EX225a 加速器刀片組成。該平臺也為另外兩臺百萬兆次級超級計算機Frontier和Aurora提供支持。這使得HPE的系統(tǒng)在 Top500 名單上占據(jù)了前三名，而這三個系統(tǒng)都是該名單上的E級超算系統(tǒng)。

排名第四的超算是Eagle，其安裝在微軟的 Azure 云服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施中，該系統(tǒng)基于英特爾 Xeon Platinum 8480C 處理器和英偉達H100 加速器，并實現(xiàn)了 561 Petaflop/s 的 HPL 分?jǐn)?shù)。

排名第五的超算是HPC6，安裝在意大利 Ferrera Erbognone 的 Eni S.p.A 中心。它是另一款 HPE Cray EX235a 系統(tǒng)，采用針對 HPC 和 AI 優(yōu)化的第 3 代 AMD EPYC CPU、AMD Instinct 250X 加速器和 Slingshot-11 互連，性能達到了 477.9 Petaflop/s。

事實上，Top500榜單中，速度最快的前十臺超級計算機當(dāng)中，有5臺（El Capitan、Frontier、HPC6、LUMI 和 Tuolumne）都是由AMD芯片提供支持的；有3臺（Aurora、Eagle、Leonardo）是由英特爾提供支持的；英偉達提供支持的有1臺（Alps）；日本超級計算機Fugaku則依賴Arm處理器富士通 A65FX 48c 2.2GHz?。

同時，速度最快的前十臺超級計算機當(dāng)中有 7 臺使用 Slingshot-11 互連（El Capitan、Frontier、Aurora、HPC6、Alps、LUMI 和 Tuolumne），而另外兩臺使用 Infiniband（Eagle 和 Leonardo）。Fugaku擁有自己專有的Tofu互連。

德國超算JEDI位居能效榜第一

在評估高能效的Green500榜單上，德國的超級計算機JEDI位居第一。JEDI 是一款 BullSequana XH3000 機器，配備 Grace Hopper 超級芯片 72c 2GHz、NVIDIA GH200 超級芯片、四軌 NVIDIA InfiniBand NDR200、 并且總共有 19,584 個內(nèi)核。雖然在TOP500性能榜單中排名第 224 位，但能夠達到 72.73 GFlops/W 的能效評級。

相比之下El Capitan 在滿負荷使用時消耗 >35 MW 的功率，并提供 58.89 GFlops/W，在 Green500 最高效超級計算機排名中排名第 18 位。

從Top500組織公布的系統(tǒng)供應(yīng)商來看，聯(lián)想以高達162臺（32.4%）的擁有數(shù)量牢牢占據(jù)著全球Top500超算榜單第一的位置。緊隨其后的是HPE，數(shù)量為115臺（23%）。

國產(chǎn)超算可進入全球前五

需要指出的是，雖然 El Capitan 現(xiàn)在是世界上已知最快的超級計算機，但是由于中國已決定不再參加Top500的HPL基準(zhǔn)測試，實際上已經(jīng)擁有比之前的“神威太湖之光”更強的超級計算機，但是由于一些仍處于保密狀態(tài)，因此無法進行比較。

不過，在11月15日于北京舉行的第六屆中國超級算力大會(ChinaSC 2024)會上，中國計算機學(xué)會高性能計算專業(yè)委員會聯(lián)合中國工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)會高性能計算與數(shù)學(xué)軟件專業(yè)委員會、中國智能計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟共同發(fā)布了2024中國高性能計算機（HPC）性能TOP100榜單。

在該榜單上，一臺由某服務(wù)器供應(yīng)商研制、部署于某超算中心的主機系統(tǒng)以487.94PFLOPS（約48.79億億次每秒）的測試性能蟬聯(lián)第一。該主機系統(tǒng)采用CPU+GPU異構(gòu)眾核架構(gòu)，CPU核數(shù)達到1597萬核，系統(tǒng)峰值達到620 PFLOPS。而此前曾多年“霸榜”的兩臺熟悉面孔——“神威·太湖之光”和“天河二號A”，在今年的榜單中分列第四和第六位。

如果按照487.94PFLOPS的成績來對比，該國產(chǎn)超級計算機則可以排在全球Top500超算榜單的第五位。

編輯：芯智訊-浪客劍