十大超级计算机

SuperMUC的性能达到2.9拍次浮点运算，这归功于大约15万个处理核心。尽管拥有如此惊人的处理能力，它已从2012年6月榜单上的第4位下降到第10位。它是IBM进入榜单的多个系统之一，但SuperMUC在几个方面是独特的。SuperMUC位于德国莱布尼茨超级计算中心，采用新型热水冷却系统，以防止计算机的大脑在执行数十亿次操作时过热。

效率是SuperMUC真正与众不同之处：IBM表示，它比空冷系统节能40%。他们声称水的散热效率是空气的4000倍。凭借其尖端硬件，SuperMUC是德国第二快的超级计算机。事实上，它是欧洲第三快的超级计算机，速度几乎是前一年第10名超级计算机的两倍。

Vulcan是前十名中首个运行在IBM强大的BlueGene/Q平台上的四台计算机之一，配备Power BQC 16核1.6GHz处理器。它以超过前一名一个拍次浮点运算的优势，凭借近40万个核心实现了4.3拍次浮点运算的性能。

这台超级计算机是前十名中两台运行在美国能源部国家核安全管理局（NNSA）位于加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的计算机之一。2013年年中，该实验室向美国企业开放了Vulcan的计算机使用时间，用于合作项目，这些项目将促进科学技术进步，提高美国竞争力，并壮大高性能计算（HPC）人才队伍，所有这些都以分担运营成本为交换。Vulcan也旨在与学术和研究机构在能源、安全、大气科学和生物科学等领域进行合作。

JuQUEEN同样运行在IBM BlueGene/Q平台上，通过大约45.9万个核心，最大性能达到5拍次浮点运算。尽管榜单上的许多计算机已经存在了好几年，JuQUEEN是在2012年作为另一个系统JUGENE的替代品而建造的，JUGENE曾是2010年11月TOP500榜单上第九快的系统。

于利希-亚琛研究联盟的研究人员可以提交项目提案，以论证使用JuQUEEN部分核心的合理性，如果获得批准，他们将获得使用世界上最强大的超级计算机之一的时间。使用这台以及其他两台强大的德国超级计算机SuperMUC和HERMIT（TOP500榜单上的第39位）的时间，可以通过高斯超级计算中心（GCS）和欧洲先进计算伙伴关系（PRACE）进行申请。

Stampede在2012年11月进入第7名，2013年6月升至第6名，然后在最新榜单上恢复了原来的位置。该系统的资金来自国家科学基金会（NSF）的奖励，Stampede位于德克萨斯大学奥斯汀分校的德克萨斯高级计算中心（TACC）。这台Dell PowerEdge系统运行Intel Xeon E5 8核2.7GHz处理器，并与Intel Xeon Phi协处理器协同工作。其大约46.2万个核心使其性能达到近5.2拍次浮点运算。

自2013年1月以来，作为NSF的极端科学与工程发现环境（XSEDE）项目的一部分，Stampede已向所有领域的科学家和其他研究人员开放使用，该项目是一个用于公开共享16台超级计算机及相关资源计算能力的虚拟系统。该系统90%的容量专用于XSEDE，其余则由TACC主任自行决定。任何美国机构的合格研究人员都可以通过XSEDE网站提交提案。

尽管Piz Daint自2013年4月起已投入运行，但这个Cray系统后来进行了一次重大升级，使其跃升至第6位，并取代JuQUEEN成为欧洲最强大的超级计算机。

Piz Daint运行Intel Xeon E5处理器以及NVIDIA图形处理单元（GPU）以提升性能，使其通过11.6万个处理核心达到6.3拍次浮点运算。它位于瑞士国家超级计算中心（CSCS），将用于模拟天气和气候模式，并在其他各种领域进行科学计算。

Piz Daint也是榜单上能效最高的超级计算机之一，其能效水平为每瓦3,185.9兆次浮点运算（MFLOPS/W）[来源：Green500, Smith]。它是唯一一台同时进入TOP500和GREEN500榜单前10名的超级计算机。GREEN500根据能效对TOP500榜单上的所有超级计算机进行排名。Piz Daint的混合架构，同时使用传统的CPU（中央处理器）和更节能的GPU，有助于保持其能耗较低。

IBM的Mira于2013年全面投入运营，峰值性能达到8.6拍次浮点运算。这比Piz Daint高出2拍次浮点运算，比Stampede高出近3.5拍次浮点运算。

Mira运行在78.6万个处理器核心上。它位于美国能源部的研究实验室——阿贡国家实验室。它使用IBM的BlueGene/Q平台，并取代了旧的IBM系统Intrepid，Intrepid在2008年榜单上排名第四。

通过美国能源部科学办公室提交创新和新颖计算对理论与实验影响计划（INCITE）提案的研究人员，可以申请Mira的处理器时间。计算机60%的容量用于他们的研究，30%用于先进科学计算研究领导力计算挑战。最后10%保留给紧急、时间敏感的计算[来源：Information Week]。

富士通的K computer是日本唯一一台进入前10名的超级计算机，在2011年的两次榜单中都曾位居世界最快超级计算机之首，但此后已滑落至第4位。尽管如此，它仍突破了个位数障碍，以10.5拍次浮点运算的性能，在速度上显著超越了IBM的Mira。

K computer位于日本理化学研究所计算科学高级研究所，在那里执行包括全球防灾、气象和医学研究在内的科学运算[来源：富士通]。与榜单上的许多其他超级计算机不同，它不运行在IBM架构上。K computer使用富士通自己的SPARC64 VIIIfx八核处理器。其70.5万个计算机核心帮助它以惊人的速度处理运算。

但信不信由你，最后三台最快的超级计算机比K computer强大得多。

Sequoia在2012年6月的TOP500榜单上曾位居榜首，但在2012年11月跌至第2位，现在位列第3位。得益于约160万个处理核心，它仍能产生令人难以置信的17.2拍次浮点运算性能，实力不容小觑。想知道这到底有多么不可思议吗？

回溯到不到十年前的2008年，IBM的“走鹃”（Roadrunner）因突破1拍次浮点运算（即每秒执行1,000万亿次操作）而创造了历史（并占据榜首）[来源：IBM]。IBM表示，“走鹃”的性能相当于2008年10万台笔记本电脑。而Sequoia的速度是它的17倍！Sequoia是2013年11月榜单上四台运行BlueGene/Q IBM设计的计算机之一，这是一款16核1.6GHz芯片。按照今天的标准，这并不是特别快的时钟速度，但凭借96个机架的芯片，性能确实大幅提升。

Sequoia到底在用这么快的速度做什么呢？Sequoia比榜单上第四快的计算机快63%，IBM当然也在让Sequoia投入工作。像Vulcan一样，它运行在美国能源部国家核安全管理局的劳伦斯利弗莫尔国家实验室。这台计算机正在进行重要（且保密）的工作：其职责之一是模拟核爆炸。

作为榜单上两台Cray系统之一，Titan名副其实，它利用Opteron 6274 16核2.2GHz处理器以及NVIDIA GPU，通过大约56.1万个核心实现了惊人的17.6拍次浮点运算性能。它位于橡树岭国家实验室（ORNL），由橡树岭领导力计算设施（OLCF）运营。Titan在2012年末部署后的一个月内便夺得了Top500榜单的第1名，但在2013年6月的排名中跌至第2位，并一直保持至今。

从技术上讲，Titan是ORNL此前超级计算机Jaguar的一次重大升级。由于其新颖的混合架构，Titan可以安装在与Jaguar相同的机柜中，同时以大约60%的能耗增加实现Jaguar九倍的速度。

Titan是前10名中两台采用NVIDIA GPU以提高性能同时保持功耗低于同等强大全CPU系统的超级计算机之一。然而，利用GPU以系统所能达到的速度运行应用程序需要一种新的软件编程方法。为了解决这个问题，OLCF已与Cray和NVIDIA合作创建了加速应用准备中心（CAAR），该中心正在努力制定代码开发的最佳实践。

与Mira一样，研究人员可以通过美国能源部的INCITE计划提交提案，以获得使用这台“主力机”的时间。

天河二号（意为“银河二号”）于2012年提前两年多亮相，跃居榜首。它的处理能力达到惊人的33.9拍次浮点运算，几乎是Titan或Sequoia性能的两倍，更是2013年6月位列第10位的天河一号A性能的10倍以上。

该系统运行在Intel Xeon E5处理器、定制处理器和Intel Xeon Phi协处理器的混合配置上：总计约312万个核心。

该系统由中国国防科学技术大学（NUDT）开发，位于广州国家超级计算中心，将用于教育和研究。它目前是中国唯一进入前10名的条目，但天河二号让他们在单台机器的纯处理能力方面拥有了炫耀的资本。

天河二号运行的是Ubuntu Linux操作系统的定制版本——麒麟（Kylin），该系统由国防科技大学（NUDT）、中国软件与集成电路促进中心（CSIP）和Canonical（Ubuntu的创建者）合作开发。事实上，所有前10名的超级计算机，以及大多数前500名，都运行某种版本的Linux。

麒麟操作系统不仅仅适用于超级计算机。它是一个免费、开源的操作系统，专为中国用户定制，可以从Ubuntu网站下载用于个人计算机。