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TOP500

El proyecto TOP500 clasifica y detalla los 500 sistemas informáticos no distribuidos más potentes del mundo. El proyecto se inició en 1993 y publica una lista actualizada de las supercomputadoras dos veces al año. La primera de estas actualizaciones siempre coincide con la Conferencia Internacional de Supercomputación en junio, y la segunda se presenta en la Conferencia de Supercomputación ACM/IEEE en noviembre. El proyecto tiene como objetivo proporcionar una base confiable para rastrear y detectar tendencias en computación de alto rendimiento y basa las clasificaciones en puntos de referencia HPL , [1] una implementación portátil del punto de referencia LINPACK de alto rendimiento escrito en Fortran para computadoras con memoria distribuida .

El 60.º TOP500 se publicó en noviembre de 2022. Desde junio de 2022, el Frontier de Estados Unidos es el superordenador más potente del TOP500, alcanzando 1102 petaFlops (1,102 exaFlops) en los puntos de referencia LINPACK. [2] Estados Unidos tiene, con diferencia, la mayor proporción de potencia informática total de la lista (casi el 50%), [3] mientras que China lidera actualmente la lista en número de sistemas con 173 supercomputadoras, y Estados Unidos no se queda atrás en segundo lugar. lugar.

La lista TOP500 está compilada por Jack Dongarra de la Universidad de Tennessee , Knoxville , Erich Strohmaier y Horst Simon del Centro Nacional de Computación Científica de Investigación Energética (NERSC) y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (LBNL) y, hasta su muerte en 2014, Hans Meuer de la Universidad de Mannheim , Alemania . [ cita necesaria ]

El proyecto TOP500 también incluye listas como Green500 (que mide la eficiencia energética) y HPCG (que mide el ancho de banda de E/S). [ cita necesaria ]

Historia

Rápido crecimiento del rendimiento de las supercomputadoras, según datos del sitio web top500.org. El eje y logarítmico muestra el rendimiento en G FLOPS .
  Rendimiento combinado de 500 supercomputadoras más grandes
  Supercomputadora más rápida
  Supercomputadora en el puesto 500

A principios de la década de 1990, se necesitaba una nueva definición de supercomputadora para producir estadísticas significativas. Después de experimentar con métricas basadas en el número de procesadores en 1992, surgió la idea en la Universidad de Mannheim de utilizar como base una lista detallada de los sistemas instalados. A principios de 1993, Jack Dongarra fue persuadido para unirse al proyecto con sus puntos de referencia LINPACK . En mayo de 1993 se produjo una primera versión de prueba, basada en parte en datos disponibles en Internet, incluidas las siguientes fuentes: [4] [5]

La información de esas fuentes se utilizó para las dos primeras listas. Desde junio de 1993, el TOP500 se produce dos veces al año basándose únicamente en las presentaciones del sitio y de los proveedores.

Desde 1993, el rendimiento de la posición número uno del ranking ha crecido constantemente de acuerdo con la ley de Moore , duplicándose aproximadamente cada 14 meses. En junio de 2018, Summit fue el más rápido con un Rpeak [8] de 187,6593 P FLOPS . En comparación, esto es más de 1.432.513 veces más rápido que la Connection Machine CM-5/1024 (1.024 núcleos), que era el sistema más rápido en noviembre de 1993 (veinticinco años antes) con un Rpico de 131,0 G FLOPS . [9]

Arquitectura y sistemas operativos.

Proporción de familias de procesadores en las supercomputadoras TOP500 por año [ necesita actualización ]

En agosto de 2022 , todas las supercomputadoras de TOP500 eran de 64 bits , en su mayoría basadas en CPU que utilizaban la arquitectura de conjunto de instrucciones x86-64 . De estos, 384 están basados ​​en Intel EMT64 y 101 están basados ​​en AMD AMD64 , este último incluye las 8 mejores supercomputadoras. Las 15 supercomputadoras restantes se basan todas en arquitecturas RISC , incluidas seis basadas en ARM64 y siete basadas en Power ISA utilizado por los microprocesadores IBM Power .

En los últimos años , la informática heterogénea , que utiliza principalmente las unidades de procesamiento de gráficos (GPU) de Nvidia o Xeon Phi basado en x86 de Intel como coprocesadores , ha dominado el TOP500 debido a mejores relaciones de rendimiento por vatio y mayor rendimiento absoluto, mientras que las GPU de AMD han tomado la cima. 1 y desplazó a Nvidia en el top 10 de la lista. Las excepciones recientes incluyen las computadoras Fugaku , Sunway TaihuLight y K antes mencionadas . Tianhe-2A también es una excepción interesante, ya que las sanciones estadounidenses impidieron el uso de Xeon Phi; en cambio, se actualizó para utilizar los aceleradores Matrix-2000 [10] diseñados en China .

Dos computadoras que aparecieron por primera vez en la lista en 2018 se basaron en arquitecturas nuevas en el TOP500. Una era una nueva microarquitectura x86-64 del fabricante chino Sugon, que utiliza CPU Hygon Dhyana (éstas resultaron de una colaboración con AMD y son una variante menor de AMD EPYC basada en Zen ) y ocupó el puesto 38, ahora 117, [11] y la otra fue la primera computadora basada en ARM de la lista, que utilizaba CPU Cavium ThunderX2 . [12] Antes del predominio de x86 de 32 bits y posteriormente x86-64 de 64 bits a principios de la década de 2000, una variedad de familias de procesadores RISC componían la mayoría de las supercomputadoras TOP500, incluidas SPARC , MIPS , PA-RISC y Alpha .

Proporción de familias de sistemas operativos en las supercomputadoras TOP500 por tendencia temporal

Todas las supercomputadoras más rápidas desde la supercomputadora Earth Simulator han utilizado sistemas operativos basados ​​en Linux . Desde noviembre de 2017 , todos los superordenadores enumerados utilizan un sistema operativo basado en el kernel de Linux . [13] [14]

Desde noviembre de 2015, ningún ordenador de la lista ejecuta Windows (mientras que Microsoft reapareció en la lista en 2021 con Ubuntu basado en Linux). En noviembre de 2014, la computadora en la nube Windows Azure [15] ya no estaba en la lista de las supercomputadoras más rápidas (su mejor lugar fue el puesto 165 en 2012), dejando al Magic Cube del Shanghai Supercomputer Center como la única supercomputadora basada en Windows en la lista. hasta que también desapareció de la lista. Ocupó el puesto 436 en su última aparición en la lista publicada en junio de 2015, mientras que su mejor puesto fue el 11 en 2008. [16] Ya no hay computadoras Mac OS en la lista. Tenía como máximo cinco sistemas de este tipo a la vez, uno más que los sistemas Windows que vinieron después, mientras que la participación total en el rendimiento de Windows era mayor. Sin embargo, su participación relativa en el desempeño de toda la lista fue similar y nunca fue alta para ninguno de los dos. En 2004, el superordenador System X basado en Mac OS X ( Xserve , con 2200 procesadores PowerPC 970 ) ocupó el séptimo lugar. [17]

Ha pasado más de una década desde que los sistemas MIPS desaparecieron por completo de la lista [18] , aunque la supercomputadora Gyoukou que saltó al cuarto lugar [19] en noviembre de 2017 tenía un diseño basado en MIPS como una pequeña parte de los coprocesadores. El uso de coprocesadores de 2048 núcleos (más 8 MIPS de 6 núcleos, para cada uno, que "ya no requieren depender de un procesador host Intel Xeon E5 externo" [ 20] ) hizo que la supercomputadora fuera mucho más eficiente energéticamente que las otras 10 principales. (es decir, ocupó el quinto lugar en Green500 y otros sistemas similares basados ​​en ZettaScaler-2.2 ocupan los tres primeros lugares). [21] Con 19,86 millones de núcleos, era, con diferencia, el sistema más grande por número de núcleos, con casi el doble que el entonces mejor sistema de muchos núcleos , el Sunway TaihuLight chino .

500 PRINCIPALES

En febrero de 2024 , la supercomputadora número uno, Frontier , un sistema basado en AMD, también es el sistema número dos en Green500. [22] El líder de Green500 es el nuevo superordenador Henri, aún más pequeño, basado en Nvidia. En junio de 2022, los 4 principales sistemas de Graph500 utilizaban CPU y aceleradores AMD.

Después de una actualización, para el 56º TOP500 en noviembre de 2020,

Fugaku aumentó su rendimiento HPL a 442 petaflops, un aumento modesto con respecto a los 416 petaflops que logró el sistema cuando debutó en junio de 2020. Más significativamente, Fugaku basado en ARMv8.2 aumentó su rendimiento en el nuevo punto de referencia HPC-AI de precisión mixta a 2,0 exaflops. , superando su marca de 1,4 exaflops registrada hace seis meses. Estas representan las primeras mediciones de referencia por encima de un exaflop para cualquier precisión en cualquier tipo de hardware. [23]

Summit, que antes era la supercomputadora más rápida, actualmente es la supercomputadora fabricada por IBM mejor clasificada; con CPU IBM POWER9 . Sequoia se convirtió en el último modelo IBM Blue Gene/Q en salir completamente de la lista; había ocupado el puesto 10 en la lista 52 (y el 1.º en la lista 41 de junio de 2012, después de una actualización).

Por primera vez, los 500 sistemas ofrecen un petaflop o más en el benchmark High Performance Linpack (HPL), con el nivel de entrada a la lista ahora en 1.022 petaflops." Sin embargo, para un benchmark diferente "Summit y Sierra siguen siendo los dos únicos Los sistemas superaron un petaflop en el punto de referencia HPCG , entregando 2,9 petaflops y 1,8 petaflops, respectivamente. El resultado promedio de HPCG en la lista actual es de 213,3 teraflops, un aumento marginal con respecto a los 211,2 de hace seis meses. [24]

Microsoft está de vuelta en la lista TOP500 con seis instancias de Microsoft Azure (que usan/se comparan con Ubuntu , por lo que todas las supercomputadoras siguen basadas en Linux), con CPU y GPU de los mismos proveedores, la más rápida actualmente en el puesto 11, [25] y otro mayor / más lento anteriormente llegó al décimo lugar. [26] Y Amazon, con una instancia de AWS, actualmente ocupa el puesto 64 (anteriormente ocupaba el puesto 40). El número de supercomputadoras basadas en Arm es 6, actualmente todas las supercomputadoras basadas en Arm usan la misma CPU Fujitsu que en el sistema número 2, y la siguiente anteriormente ocupaba el puesto 13 y ahora el 25. [27]

Leyenda: [29]

Otras clasificaciones

Países principales

Los números a continuación representan la cantidad de computadoras en el TOP500 que se encuentran en cada uno de los países o territorios enumerados. En 2023, Estados Unidos tiene la mayor cantidad de supercomputadoras en la lista, con 161 máquinas. Estados Unidos tiene el poder computacional agregado más alto con 3.639 Petaflops Rmax, seguido de Japón en segundo lugar (654 Pflop/s) y China en tercer lugar (398 Pflop/s).

La supercomputadora más rápida del TOP500 por país

(A noviembre de 2023 [67] )

Sistemas clasificados en el puesto número 1

Estadísticas adicionales

Por número de sistemas a junio de 2021 : [75]

Nota: Todos los sistemas operativos de los sistemas TOP500 están basados ​​en la familia Linux , pero el Linux anterior es Linux genérico.

Sunway TaihuLight es el sistema con más núcleos de CPU (10.649.600). Tianhe-2 tiene la mayor cantidad de núcleos de GPU/acelerador (4.554.752). Fugaku es el sistema con mayor consumo de energía con 29.900 kilovatios.

Nuevos avances en supercomputación

En noviembre de 2014, se anunció que Estados Unidos estaba desarrollando dos nuevas supercomputadoras para superar a la Tianhe-2 de China en su lugar como la supercomputadora más rápida del mundo. Las dos computadoras, Sierra y Summit , superarán cada una los 55 petaflops máximos de Tianhe-2. Summit, el más potente de los dos, ofrecerá entre 150 y 300 petaflops máximos. [76] El 10 de abril de 2015, agencias gubernamentales estadounidenses prohibieron la venta de chips, desde Nvidia a centros de supercomputación en China, por "actuar en contra de la seguridad nacional ... intereses de los Estados Unidos"; [77] e Intel Corporation proporcionar chips Xeon a China debido a su uso, según los EE.UU., en la investigación de armas nucleares – investigación a la que la ley de control de exportaciones de los EE.UU. prohíbe que las empresas estadounidenses contribuyan – "El Departamento de Comercio se negó, diciendo que era "Me preocupa que se realicen investigaciones nucleares con la máquina". [78]

El 29 de julio de 2015, el presidente Obama firmó una orden ejecutiva que creaba una Iniciativa Nacional de Computación Estratégica que pedía el desarrollo acelerado de un sistema de exaescala (1000 petaflop) y financiaba la investigación sobre la computación postsemiconductora. [79]

En junio de 2016, la empresa japonesa Fujitsu anunció en la Conferencia Internacional de Supercomputación que su futura supercomputadora exaescala contará con procesadores de su propio diseño que implementarán la arquitectura ARMv8 . El programa Flagship2020, de Fujitsu para RIKEN, prevé romper la barrera de los exaflops en 2020 mediante el superordenador Fugaku (y "parece que China y Francia tienen posibilidades de hacerlo y que Estados Unidos está contento -al menos por el momento-) Habrá que esperar hasta 2023 para romper la barrera de los exaflops." [80] ) Estos procesadores también implementarán extensiones a la arquitectura ARMv8 equivalente a HPC-ACE2 que Fujitsu está desarrollando con Arm . [80]

En junio de 2016, Sunway TaihuLight se convirtió en el sistema número uno con 93 petaflop/s (PFLOP/s) en el punto de referencia Linpack. [81]

En noviembre de 2016, Piz Daint se actualizó, pasando del octavo al tercer puesto, dejando a EE. UU. sin sistemas en el TOP3 por segunda vez en la historia. [82] [83]

Inspur ha sido uno de los mayores fabricantes de sistemas HPC con sede en Jinan , China. En mayo de 2017 , Inspur se convirtió en el tercer fabricante en fabricar un sistema de 64 vías, un récord que anteriormente habían superado IBM y HP . La empresa ha registrado más de 10.000 millones de dólares en ingresos y ha proporcionado con éxito varios sistemas HPC a países fuera de China, como Sudán, Zimbabwe, Arabia Saudita y Venezuela. Inspur también fue un importante socio tecnológico detrás de las supercomputadoras de China, a saber, Tianhe-2 y Taihu , que lideraron las dos primeras posiciones de la lista de supercomputadoras TOP500 hasta noviembre de 2017. Inspur y Supermicro lanzaron algunas plataformas dirigidas a HPC utilizando GPU, como SR. -AI y AGX-2 en mayo de 2017. [84]

En noviembre de 2017, por segunda vez consecutiva, no figuraba ningún sistema de EE. UU. en el TOP3. Los números 1 y 2 se instalaron en China, un sistema en Suiza en el número 3 y un nuevo sistema en Japón en el número 4, lo que llevó al sistema superior de EE. UU. al número 5. [85]

En junio de 2018, Summit, un sistema construido por IBM en el Laboratorio Nacional Oak Ridge (ORNL) en Tennessee, EE. UU., ocupó el primer lugar con un rendimiento de 122,3 petaflop/s (PFLOP/s), y Sierra, un muy Un sistema similar en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, California, EE. UU., ocupó el puesto número 3. Estos dos sistemas también ocuparon los dos primeros lugares en el benchmark HPCG. Gracias a Summit y Sierra, EE. UU. recuperó el liderazgo como consumidor de rendimiento HPC con el 38,2 % del rendimiento total instalado, mientras que China ocupó el segundo lugar con el 29,1 % del rendimiento total instalado. Por primera vez, el principal fabricante de HPC no es una empresa estadounidense. Lenovo tomó la delantera con el 23,8% de los sistemas instalados. Le siguen HPE con un 15,8%, Inspur con un 13,6%, Cray con un 11,2% y Sugon con un 11%.[86]

El 18 de marzo de 2019, el Departamento de Energía de los Estados Unidos e Intel anunciaron que la primera supercomputadora exaFLOP estaría operativa en el Laboratorio Nacional Argonne a fines de 2021. Intel y Cray entregarán la computadora, llamada Aurora , a Argonne . [87] [88]

El 7 de mayo de 2019, el Departamento de Energía de EE. UU. anunció un contrato con Cray para construir la supercomputadora "Frontier" en el Laboratorio Nacional Oak Ridge. Se prevé que Frontier esté operativa en 2021 y, con un rendimiento superior a 1,5 exaflops, debería convertirse en el ordenador más potente del mundo. [89]

Desde junio de 2019, todos los sistemas TOP500 ofrecen un petaflop o más en el punto de referencia High Performance Linpack (HPL), y el nivel de entrada a la lista ahora es de 1,022 petaflops. [90]

En mayo de 2022, la supercomputadora Frontier rompió la barrera de la exaescala , completando más de quintillones de cálculos aritméticos de coma flotante de 64 bits por segundo. Frontier registró aproximadamente 1,1 exaflops , superando al anterior poseedor del récord, Fugaku . [91] [92]

Máquinas grandes no en la lista

Algunos sistemas importantes no están en la lista. Un ejemplo destacado es Blue Waters de la NCSA , que anunció públicamente la decisión de no participar en la lista [93] porque no consideran que indique con precisión la capacidad de ningún sistema para realizar un trabajo útil. [94] Otras organizaciones deciden no incluir sistemas en la lista por razones de seguridad y/o competitividad comercial. Un ejemplo de ello es el Centro Nacional de Supercomputación de la supercomputadora OceanLight de Qingdao, terminado en marzo de 2021, que se presentó y ganó el Premio Gordon Bell . La computadora es una computadora exaflop, pero no fue enviada a la lista TOP500; La primera máquina exaflop incluida en la lista TOP500 fue Frontier. Los analistas sospecharon que la razón por la que el NSCQ no presentó lo que de otro modo habría sido la primera supercomputadora a exaescala del mundo fue para evitar inflamar los sentimientos y temores políticos dentro de los Estados Unidos, en el contexto de la guerra comercial entre Estados Unidos y China. [95] No se incluyeron máquinas adicionales diseñadas específicamente que no son capaces o no ejecutan el punto de referencia, como RIKEN MDGRAPE-3 y MDGRAPE-4 . Un módulo Google Tensor Processing Unit v4 es capaz de alcanzar 1,1 exaflops de rendimiento máximo; [96] sin embargo, estas unidades están altamente especializadas para ejecutar cargas de trabajo de aprendizaje automático y el TOP500 mide un algoritmo de referencia específico utilizando una precisión numérica específica.

Computadoras y arquitecturas que han desaparecido de la lista

IBM Roadrunner [97] ya no está en la lista (ni ningún otro que utilice el coprocesador Cell o PowerXCell ).

Aunque los sistemas basados ​​en Itanium alcanzaron el segundo puesto en 2004, [98] [99] actualmente no queda ninguno.

De manera similar, los procesadores vectoriales (que no son de estilo SIMD ) (basados ​​en NEC, como el simulador de la Tierra que fue más rápido en 2002 [100] ) también han caído de la lista. Además, los ordenadores Sun Starfire que ocupaban muchos lugares en el pasado ya no aparecen.

Las últimas computadoras que no son Linux en la lista, las dos AIX , que funcionan con POWER7 (en julio de 2017 ocuparon los puestos 494 y 495 [101] originalmente 86 y 85), salieron de la lista en noviembre de 2017.

Ver también

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con TOP500 .

Referencias

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