TOP500

基于top500.org的对数图表，y轴为GFLOPS。红线表示最快超级计算机的速度，黄线表示TOP500上第500名计算机的速度，深蓝线表示TOP500上所有计算机速度的总和。注意Y軸是對數比例。

  TOP500上所有计算机速度的总和

  最快超级计算机

  第500名计算机的速度

TOP500計畫是針對全球已知最強大的電腦系統做出排名與詳細介紹。此計畫始於1993年並且一年出版兩次最新的超級計算機排名列表。每年的第一次排名公佈總是在六月份的國際超級計算機會議（英语：International Supercomputing Conference）上，而第二次排名公佈則是在十一月份的超級計算會議（英语：Supercomputing Conference）上。此計畫主旨在提供一個可靠的基礎去追蹤與偵測高效能計算的趨勢。[1]

TOP500列表是由德國曼海姆大學的Hans Meuer、美國田納西大學諾克斯維爾分校的杰克·唐加拉以及美國勞倫斯伯克利國家實驗室的Erich Strohmaier與Horst Simon等人共同匯編的。

历史

自1993年以來排名第一的計算機

公司	名称	国家和地区	时间
HPE	酋长岩	美国	2024.11 -
HPE	前沿	美国	2022.6 -
理化学研究所（RIKEN）	富岳	日本	2020.6 - 2022.6
IBM	高峰	美国	2018.6 - 2020.6
国家并行计算机工程技术研究中心	神威·太湖之光	中国	2016.6 - 2018.6
国防科技大学	天河-2	中国	2013.6 -2016.6
克雷公司（Cray）	泰坦	美国	2012.11 - 2013.6
IBM	藍色基因/Q	美国	2012.06 - 2012.11
理化学研究所（RIKEN）	京	日本	2011.6 - 2012.6
国防科技大学	天河-1	中国	2010.11 - 2011.6
Cray	美洲虎	美国	2009.11 - 2010.11
IBM	走鵑	美国	2008.06 - 2009.11
IBM	藍色基因/L	美国	2004.11 - 2008.06
日本電氣（NEC）	地球模擬器	日本	2002.06 - 2004.11
IBM	ASCI White	美国	2000.11 - 2002.06
英特爾	ASCI Red	美国	1997.06 - 2000.11
日立	CP-PACS	日本	1996.11 - 1997.06
日立	SR2201	日本	1996.06 - 1996.11
富士通	數值風洞	日本	1994.11 - 1996.06
英特爾	Paragon XP/S140	美国	1994.06 - 1994.11
富士通	數值風洞	日本	1993.11 - 1994.06
TMC	CM-5（英语：CM-5）	美国	1993.06 - 1993.11

架构

截至2022年06月，所有TOP500超级计算机全部为64位，大部分是基于x86-64的CPU（英特尔的EMT64和AMD的AMD64指令集架构），只有少数是基于精简指令集（RISC），其中有13台基于IBM POWER微处理器的超级计算机使用Power架构（英语：Power Architecture），有6台基于富士通设计的HAL SPARC64（英语：HAL SPARC64）芯片，而这其中的“京”是2011年第一台没有GPU的产品，且仍然在HPCG基准（英语：HPCG benchmark）上排名第3。[2]还有两台计算机是基于中国的设计：申威和神威SW26010也在使用中国的协处理器；后者还在2016年上升到了第一位（它后来被一台系统基于IBM POWER的计算机所超越）。另外，还有少数计算机使用了另一种非美国设计，即基于ARM架构的PEZY-SC[3]，它是与英特尔Xeon配对的加速器。

有两台计算机是2018年第一次出现在表中的，它们所基于的架构在TOP500中从未见过。其一是一种新的x86-64微架构，它来自中国供应商中科曙光，使用基于Hygon Dhyana（中国版）的CPU（AMD和中方合作产品，基于AMD Zen），排名第38。另一台是列表中第一次基于ARM架构的计算机，它使用Cavium ThunderX2 CPU。[4]在2000年代早期32位x86和后来的64位x86-64取得优势之前，TOP500超级计算机大部分都是由各种RISC处理器系列构成的，包括SPARC、MIPS、PA-RISC、Alpha等RISC架构。

近些年的异构计算，大多采用英伟达的图形处理器（GPU）或英特尔基于x86的至强融核作为辅助处理器。它们在TOP500中占据了主导地位，是因为每瓦特性能和绝对性能都比较高。前十名基本上都是采用的这两种，近期唯一的例外就是前面提到的“京”。

TOP500超级计算机按处理器架构系列分布的历史趋势

操作系统

从地球模拟器超算之后，十多年来所有最快的超级计算机都使用基于Linux的操作系统。自2017年11月起，所有列出的超级计算机都使用基于Linux内核的操作系统。[5][6]

自2015年11月以来，列表中就没有计算机运行Windows了。2014年11月，Windows Azure[7]云计算机就退出最快超算列表了（其最佳排名为2012年的第165位）。此时，列表中基于Windows的超算就只剩下上海超级计算中心的“魔方”（Magic Cube）一台了，它最后一次出现在列表中是在2015年6月发布的名单中排名436，而其最佳排名为2008年的第11位。[8]

MIPS系统退出榜单已经十多年了，[9]但2017年11月（经过大幅升级后）跃升至第四位的晓光（英语：Gyoukou）超算使用了MIPS作为协处理器一小部分。该超算使用了2,048核协处理器（而每个协处理器又有8×6核MIPS，使其“不再依赖外部的英特尔至强E5主机处理器”[10]），这使其比超算前10名中的其它超算更加节能。它在Green500上排名第五，而基于ZettaScaler-2.2的系统则占据了前三位。[11]它是迄今为止最大的系统，达到了1986万个核心，这几乎是TOP500中最多核系统（中国的神威·太湖之光，目前排名第四）的两倍。

排名前十名

此表列舉出2024年11月公布的TOP500名單中的前十名[12]

排名	名稱	國家和地區	場所	安裝 年份	供應商	處理器 核心數	Rmax ^(Pflops)	Rpeak ^(Pflops)	功率 ^（千瓦）
1	酋長岩	美国	勞倫斯利佛摩國家實驗室	2024	慧與科技	11,039,616	1,742.00	2,746.38	29,581
2▼	前沿	美国	橡树岭国家实验室	2021	慧與科技	8,699,904	1,206.00	1,714.81	22,786
3 ▼	Aurora	美国	阿貢國家實驗室	2023	intel	9,264,128	1,012.00	1,980.01	38,698
4 ▼	Eagle	美国	微軟	2023	微軟	2,073,600	561.20	846.84
5	HPC6	義大利	埃尼綠色數據中心	2024	慧與科技	3,143,520	477.90	606.97	8,461
6 ▼	富岳	日本	日本理化研究所計算科學中心	2020	富士通	7,630,848	442.01	537.21	29,899
7 ▲	阿爾卑斯山	瑞士	瑞士國家超级计算中心	2024	慧與科技	2,121,600	434.90	574.84	7,124
8 ▼	LUMI	芬兰	歐洲高效能計算聯合會	2022	慧與科技	2,752,704	379.70	531.51	7,107
9 ▼	Leonardo（英语：Leonardo (supercomputer)）	義大利	歐洲高效能計算聯合會（英语：歐洲高效能計算聯合會）	2023	EVIDEN	1,824,768	241.20	306.31	7,494
10	Tuolumne（英语：Tuolumne (supercomputer)）	美国	勞倫斯利佛摩國家實驗室	2023	慧與科技	1,161,216	208,10	288.88	3,387

各國家比較

各国家比较 （2024年11月）[13]

國家/地区	排名進入 TOP500的 計算機數量	所佔 百分比 （%）	Rmax Sum (Rmax) （Gflops）	Rpeak Sum (Rmax) （Gflops）	處理器總數
美国	173	34.6	6,477,869,130	10,267,226,568	56,856,656
中国大陆	63	12.6	319,062,154	548,507,445	20,121,848
德国	40	8	399,727,830	577,160,600	4,736,708
日本	34	6.8	940,710,340	1,249,016,118	11,736,944
法國	24	4.8	298,085,500	431,753,642	4,500,728
義大利	14	2.8	849,088,330	1,097,238,408	7,314,432
英国	14	2.8	84,813,684	142,257,324	1,970,096
韩国	13	2.6	213,090,900	286,331,880	2,438,772
荷蘭	10	2	98,363,520	169,511,060	899,488
加拿大	9	1.8	38,930,360	64,416,745	773,504
巴西	9	1.8	67,911,650	122,168,142	874,720
波蘭	8	1.6	65,751,460	104,597,510	438,944
瑞典	8	1.6	63,026,910	89,826,926	472,960
臺灣	7	1.4	103,540,520	151,123,540	712,336
沙烏地阿拉伯	7	1.4	96,035,670	153,436,040	2,488,692
俄羅斯	6	1.2	71,457,000	98,725,620	721,488
印度	6	1.2	29,411,690	38,541,096	785,400
挪威	6	1.2	23,356,010	37,344,110	492,448
瑞士	5	1	473,517,040	32,909,620	2,732,832
澳大利亞	4	0.8	55,227,310	73,106,095	496,032
新加坡	4	0.8	23,237,830	37,512,610	280,832
愛爾蘭	4	0.8	11,394,210	22,450,170	290,560
西班牙	3	0.6	221,872,600	306,102,991	1,542,016
捷克	3	0.6	17,991,180	21,784,990	360,192
芬兰	3	0.6	391,388,310	546,192,585	2,732,832

參見

• 浮點數
• IEEE 754
• MIPS

參考文獻

1. A. Petitet; R. C. Whaley; J. Dongarra; A. Cleary. HPL – A Portable Implementation of the High-Performance Linpack Benchmark for Distributed-Memory Computers [HPL – 分布式内存计算机高性能Linpack基准的可移植实现]. ICL – UTK Computer Science Department. 2016-02-24 [2016-09-22]. （原始内容存档于2000-11-02） （英语）. 
2. HPCG - June 2018 | TOP500 Supercomputer Sites [HPCG - 2018年6月 | TOP500超级计算机网站]. www.top500.org. [2018-07-02]. （原始内容存档于2018-07-02） （英语）. 
3. PEZY-SC - PEZY. wikichip.org. [2019-02-20]. （原始内容存档于2017-11-12） （英语）. 
4. Astra - Apollo 70, Cavium ThunderX2 CN9975-2000 28C 2GHz, 4xEDR Infiniband | TOP500 Supercomputer Sites [Astra - Apollo 70, Cavium ThunderX2 CN9975-2000 28C 2GHz, 4xEDR Infiniband | TOP500超级计算机网站]. www.top500.org. [2018-12-06]. （原始内容存档于2018-12-06） （英语）. 
5. Top500 – List Statistics [Top500 – 列表统计]. www.top500.org. 2017-11 [2019-03-04]. （原始内容存档于2012-11-19） （英语）. 
6. Linux Runs All of the World’s Fastest Supercomputers [全球所有最快超算均运行于Linux]. Linux基金会. [2017-11-30]. （原始内容存档于2017-12-01） （英语）. 
7. Microsoft Windows Azure [微软Windows Azure]. [2019-03-04]. （原始内容存档于2019-02-21） （英语）. 
8. Magic Cube – Dawning 5000A, QC Opteron 1.9GHz, Infiniband, Windows HPC 2008 [魔方 – 曙光5000A，QC Opteron 1.9GHz，InfiniBand，Windows HPC 2008]. [2019-03-04]. （原始内容存档于2019-02-21） （英语）. 
9. ORIGIN 2000 195/250 MHz | TOP500 Supercomputer Sites [ORIGIN 2000 195/250 MHz | TOP500超级计算机网站]. www.top500.org. [2017-11-15]. （原始内容存档于2017-11-16） （英语）. 
10. PEZY-SC2 - PEZY. [2017-11-17]. （原始内容存档于2017-11-14） （英语）. 
11. The 2,048-core PEZY-SC2 sets a Green500 record [2,048核的PEZY-SC2写进Green500记录]. WikiChip Fuse. 2017-11-01 [2017-11-15]. （原始内容存档于2017-11-16） （英语）. Powering the ZettaScaler-2.2 is the PEZY-SC2. The SC2 is a second-generation chip featuring twice as many cores – i.e., 2,048 cores with 8-way SMT for a total of 16,384 threads. [..] The first-generation SC incorporated two ARM926 cores and while that was sufficient for basic management and debugging its processing power was inadequate for much more. The SC2 uses a hexa-core P-Class P6600 MIPS processor which share the same memory address as the PEZY cores, improving performance and reducing data transfer overhead. With the powerful MIPS management cores, it is now also possible to entirely eliminate the Xeon host processor. However, PEZY has not done so yet. [驱动ZettaScaler-2.2的是PEZY-SC2。SC2是第二代芯片，其核心数也达到了两倍。也就是说，2,048核带8向SMT，总共就会有16,384个线程。……第一代SC合并了两个ARM926核心，当其基础管理和调试足够用时，其处理能力便捉襟见肘。SC2使用一个六核P级P6600 MIPS处理器（它与PEZY核共享同样的内存地址），来提高性能并降低数据传输消耗。有了强大的MIPS管理核，它现在还可以完全取代至强主机处理器。然而，PEZY并没有这样做。] 
12. El Capitan achieves top spot, Frontier and Aurora follow behind [2024年11月]. www.top500.org. [2025-01-08] （英语）. 
13. List Statistics | TOP500. www.top500.org. [2018-03-26]. （原始内容存档于2018-07-18） （英语）. 

外部連結

• Top500.org（页面存档备份，存于互联网档案馆） –世界500大最快超級電腦
• Green500（页面存档备份，存于互联网档案馆） –世界500大綠色超級電腦
• graph500（页面存档备份，存于互联网档案馆）