17 千万亿次浮点运算的 Titan 超级计算机现已正式成为世界上速度最快的超级计算机

今天，全球最快超级计算机 TOP500 的最新排名出炉，不出所料，橡树岭国家实验室的 Titan 取代了劳伦斯利弗莫尔国家实验室的 Sequoia，夺得了第一名。这意味着几件事。首先，它代表了协处理器技术（即使用图形处理器和传统处理器来加速机器性能的技术）的某种证明，正是这种技术推动了 Titan 的性能。其次，这意味着今年是美国超级计算机领域真正丰收的一年。

Titan 是 ORNL 的 Jaguar 超级计算机的继任者（实际上，它是 Jaguar 的升级版），几年前 Jaguar 本身曾位居 TOP500 排行榜榜首。从那时起，中国、日本和其他地区的计算机确实给美国带来了巨大的压力，取代了 Jaguar 的头把交椅，有时还拉低了其他系统的排名。对于 ORNL 和美国能源部来说，有两个独立的系统占据 TOP500 排行榜的前两位，这一定是一件好事。

但更重要的是，今天的排名表明，混合处理——使用图形处理单元 (GPU) 来增强传统上部署在超级计算机中的中央处理单元——可能是超级计算的真正发展方向，至少在短期内如此。Titan 的官方记录速度为 17.59 千万亿次浮点运算（即每秒进行千万亿次计算），但整个计算设备与 2.3 千万亿次浮点运算 Jaguar 一样，装在 200 个服务器机柜中。这是因为 GPU 更擅长某些 CPU 不一定擅长的操作——尤其是涉及更多并行计算的操作。通过将 NVIDIA Tesla GPU 与 16 核 AMD CPU 相结合，为 ORNL 打造 Titan 的 Cray 工程师能够将计算性能提高几倍，而能耗（或尺寸）的增加则要多得多。

这对于未来发展非常重要。目前全球的目标是开发百亿亿次级计算机（百亿亿次级相当于 1,000 千万亿次级——所以我们还有很长的路要走），而美国正试图在有限的预算内实现这一目标。因此，证明 GPU 增强型计算机可以超越世界上最好的超级计算机可能标志着超级计算科学和工程领域发生重大变化的开始。

目前，TOP500 榜单上有 62 个系统采用这种方式加速，包括中国的天河一号，它在 2010 年名列榜首，但现在排名第八。六个月前有 58 个系统，现在这个数字可能还在增长。如果不利用某种加速技术，我们可能很快就会面临这样的时代：要争夺世界前 10 名甚至前 25 名的系统，都是根本不可行的，这可能是件好事。处理更多数据的更有效的方法将引领我们进入百亿亿次时代——许多计算机科学家认为，在这个规模上，事情会变得非常有趣。

排名前五的计算机还有：日本的 K 计算机（排名第三）、阿贡国家实验室的 Mira（即将开始运行世界上最大的宇宙学模拟）和德国的 JUQUEEN（最近升级后，它现在是欧洲最强大的系统）。除了上述三台进入前五名的计算机外，美国还有两台计算机进入前十名——世界上速度最快的十台计算机中有一半在美国。我们赢了。

下一期排名将于2013年6月公布。