全球最強超算公佈：集成44544個MI300芯片！國產超算有望進入前五

當地時間2024年11月18日，在“2024 年超級計算”大會上，Top500組織公佈了全球最強超算Top500榜單。其中，位於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 的峰值性能成爲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。

據介紹，El Capitan超級計算機位於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 （HPE） 打造。該系統擁有11136 個節點，其中包含 44544 個 AMD 的 MI300A、主內存容量高達5.4PB。此外還有一個近節點存儲子系統。

具體來說，MI300A 芯片是 AMD 投入生產的最大的AI芯片，其內部擁有多達13個小芯片，其中GPU是新一代的CDNA 3架構，並集成了24個Zen 4 CPU內核，配置了8個共計128GB的HBM3內存。均基於臺積電5nm或6nm製程工藝（CPU/GPU計算核心爲5nm，HBM內存和I/O等爲6nm），總共集成1460 億個晶體管。這也意味着擁有11136 個節點的El Capitan 擁有 11,039,616 個計算內核 （CPU+GPU），分佈在 44,544 個 AMD MI300A 處理器上。

根據最新的全球超算Top500 榜單，El Capitan的高性能 Linpack （HPL）得分爲 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。它將用於推進科學發現和國家安全，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。這個最先進的系統標誌着 HPC 的巨大飛躍，實現了前所未有的建模和仿真功能，這對於 NNSA 的庫存管理計劃至關重要，該計劃可以認證老化的核庫存，以及其他關鍵的核安全任務，例如防擴散和反恐。

“我們很高興看到 El Capitan 成爲全球第二臺打破 exaflop 障礙併成爲世界上最快的超級計算機。這款開創性的機器展示了 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 執行副總裁兼總經理 Forrest Norrod 說。“在 AMD，我們正在以領先的性能和功能推動計算的未來，這些性能和功能將繼續定義未來幾年 HPC 和 AI 的融合。”

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至關重要，它極大地增強了我們執行大型高保真 3D 仿真集合的能力，這些仿真可以解決任務面臨的複雜科學挑戰。”

LLNL 的 Livermore Computing 首席技術官 Bronis R. de Supinski 補充道：“利用 AMD Instinct MI300A APU，我們構建了一個曾經難以想象的系統，在保持卓越能效的同時突破了計算性能的絕對界限。隨着 AI 在我們的領域越來越普遍，El Capitan 使我們能夠將 AI 與傳統的模擬和建模工作負載集成，爲跨各個科學學科的發現開闢新的途徑。”

排名第二的超級計算機是Frontier，它位於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，性能爲 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，其位於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下，內部將整合21248個Intel Xeon Max系列CPU、63744個Intel Max系列GPU、20.42PB內存，峰值性能號稱可達 2 EFlop / s，遠超 Frontier。

但是，美國能源部沒有爲英特爾的 Aurora 提交新的基準測試。其6月前的提交的數據是1.012 exaflop/s的HPL性能，雖然相比首次上榜時（當時未全部安裝完成）性能幾乎翻了一倍，基準測試運行僅佔系統的87%。當時，英特爾表示 Aurora 存在許多硬件問題，包括硬件和冷卻系統故障、操作錯誤和網絡不穩定。

Aurora 沒有提交新的數據，這意味着一些問題尚未得到完全解決。不過，Aurora 仍然引領着以 AI 爲中心的 HPL-MxP 混合精度基準測試，使其成爲世界上已知最快的 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系統是基於HPE的Shasta 架構構建的 ，該架構由高密度液冷 EX4000 機櫃和與 Slingshot-11 網絡互連綁定在一起的 EX225a 加速器刀片組成。該平臺也爲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的系統在 Top500 名單上佔據了前三名，而這三個系統都是該名單上的E級超算系統。

排名第四的超算是Eagle，其安裝在微軟的 Azure 雲服務基礎設施中，該系統基於英特爾 Xeon Platinum 8480C 處理器和英偉達H100 加速器，並實現了 561 Petaflop/s 的 HPL 分數。

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，採用針對 HPC 和 AI 優化的第 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、 並且總共有 19,584 個內核。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，並提供 58.89 GFlops/W，在 Green500 最高效超級計算機排名中排名第 18 位。

從Top500組織公佈的系統供應商來看，聯想以高達162臺（32.4%）的擁有數量牢牢佔據着全球Top500超算榜單第一的位置。緊隨其後的是HPE，數量爲115臺（23%）。

國產超算可進入全球前五

需要指出的是，雖然 El Capitan 現在是世界上已知最快的超級計算機，但是由於中國已決定不再參加Top500的HPL基準測試，實際上已經擁有比之前的“神威太湖之光”更強的超級計算機，但是由於一些仍處於保密狀態，因此無法進行比較。

不過，在11月15日於北京舉行的第六屆中國超級算力大會(ChinaSC 2024)會上，中國計算機學會高性能計算專業委員會聯合中國工業與應用數學學會高性能計算與數學軟件專業委員會、中國智能計算產業聯盟共同發佈了2024中國高性能計算機（HPC）性能TOP100榜單。

在該榜單上，一臺由某服務器供應商研製、部署於某超算中心的主機系統以487.94PFLOPS（約48.79億億次每秒）的測試性能蟬聯第一。該主機系統採用CPU+GPU異構衆核架構，CPU核數達到1597萬核，系統峰值達到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